本實(shí)用新型涉及機(jī)器人，具體說是一種語音識(shí)別玩具機(jī)器人。

背景技術(shù)：

機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)國家科技水平的重要標(biāo)志和體現(xiàn)，它在社會(huì)生產(chǎn)的許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛普及，機(jī)器人逐漸由工業(yè)生產(chǎn)走向了人們的生活，如此廣泛的應(yīng)用使得提高全體國民對(duì)機(jī)器人的理解顯得尤為重要，普及機(jī)器人教育勢(shì)在必行。作為人們生活中不可缺少的日用品之一的玩具也進(jìn)入"機(jī)器人時(shí)代”。整合了聲、光、電功能的各種高科技玩具開始搶占傳統(tǒng)玩具的市場(chǎng)。人們對(duì)于玩具的“娛樂性、教育性、安全性”方面更高的要求是促使機(jī)器人玩具發(fā)展的主要原因。當(dāng)今, 玩具機(jī)器人以其娛樂性、智能性以及易操作性在兒童中已經(jīng)擁有了廣泛的市場(chǎng)。同時(shí),在教育領(lǐng)域，隨著“玩中學(xué)”理念的深入人心, 玩具機(jī)器人在信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等教學(xué)領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用。

但是，目前能進(jìn)行語音識(shí)別的玩具機(jī)器人較少，并且玩具機(jī)器人線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能自動(dòng)進(jìn)行避障，不能對(duì)使用玩具的兒童進(jìn)行定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種線路結(jié)構(gòu)簡單、能自動(dòng)進(jìn)行避障且能對(duì)使用人員進(jìn)行定位的語音識(shí)別玩具機(jī)器人。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的具體方案如下：一種語音識(shí)別玩具機(jī)器人，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)器人左、右輪行走的左、右輪直流電機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向的舵機(jī)，還包括單片機(jī)主控單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、語音識(shí)別模塊和電源電路模塊，所述語音識(shí)別模塊將接收的語音信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)語音信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作；所述電源電路模塊為單片機(jī)主控單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元何語音識(shí)別模塊供電。

作為優(yōu)選，還包括由所述電源電路模塊供電的超聲波傳感器，該超聲波傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作。

作為優(yōu)選，還包括由所述電源電路模塊供電的紅外線傳感器，該紅外線傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作。

作為優(yōu)選，所述單片機(jī)主控單元連接有GPS定位模塊，該GPS定位模塊由所述電源電路模塊供電。

作為優(yōu)選，還包括由所述電源電路模塊供電的無線數(shù)傳模塊，所述單片機(jī)主控單元通過該無線數(shù)傳模塊與上位PC機(jī)通信。

作為優(yōu)選，在機(jī)器人底部位于所述左、右輪中間前側(cè)或后側(cè)設(shè)置有萬向輪。

作為優(yōu)選，所述單片機(jī)主控單元采用STC89C52芯片。

從以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型通過語音識(shí)別模塊、紅線外傳感器等可實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別、自動(dòng)進(jìn)行避障；還通過無線數(shù)傳模塊與上位PC機(jī)通信，從而對(duì)語音識(shí)別玩具機(jī)器人進(jìn)行控制，并對(duì)使用玩具的兒童進(jìn)行定位，提高安全性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的電路圖。

圖3是本實(shí)用新型的無線數(shù)傳模塊與上位PC機(jī)的連接電路圖。

圖4是本實(shí)用新型的超聲波傳感器與單片機(jī)主控單元連接電路圖。

圖5是本實(shí)用新型的電源電路模塊的電路圖。

圖6是本實(shí)用新型的語音識(shí)別模塊接口電路圖。

圖7是本實(shí)用新型的機(jī)器人底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本實(shí)用新型的語音識(shí)別流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本實(shí)用新型：

如圖1，一種語音識(shí)別玩具機(jī)器人，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)器人左輪9行走的左輪直流電機(jī)10、驅(qū)動(dòng)機(jī)器人右輪11行走的右輪直流電機(jī)12以及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向的舵機(jī)13，還包括單片機(jī)主控單元1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元2、語音識(shí)別模塊6和電源電路模塊3，所述語音識(shí)別模塊將接收的語音信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)語音信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作；所述電源電路模塊為單片機(jī)主控單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元何語音識(shí)別模塊供電，語音識(shí)別模塊使玩具機(jī)器人能根據(jù)不同的聲音作出語音識(shí)別，從而作出不同的反應(yīng)動(dòng)作。

本實(shí)用新型還包括由所述電源電路模塊供電的超聲波傳感器4，該超聲波傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作；還包括由所述電源電路模塊供電的紅外線傳感器5，該紅外線傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳送至所述單片機(jī)主控單元，單片機(jī)主控單元根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述左、右輪直流電機(jī)和舵機(jī)工作；超聲波傳感器與紅外線傳感器用來探測(cè)障礙物并使機(jī)器人準(zhǔn)確避障。

作為優(yōu)選，所述單片機(jī)主控單元連接有GPS定位模塊7，該GPS定位模塊由所述電源電路模塊供電，GPS定位模塊可對(duì)玩具機(jī)器人作出實(shí)時(shí)定位，確定使用玩具的兒童位置，增強(qiáng)了兒童玩耍的安全性。

本實(shí)用新型還包括由所述電源電路模塊供電的無線數(shù)傳模塊8，所述單片機(jī)主控單元通過該無線數(shù)傳模塊與上位PC機(jī)通信，可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)主控單元與上位PC機(jī)之間的信息交換，從而通過PC機(jī)對(duì)語音識(shí)別玩具機(jī)器人進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的玩具機(jī)器人采用三輪結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，即左右輪；一個(gè)從動(dòng)輪，即在機(jī)器人底部位于所述左、右輪中間前側(cè)或后側(cè)設(shè)置有萬向輪14。機(jī)器人的從動(dòng)輪主要起支撐作用，是一個(gè)能夠任意滾動(dòng)的萬向輪，如圖7所示。通過對(duì)語音識(shí)別機(jī)器人兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的控制,可以使其沿不同的軌跡運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型中，單片機(jī)主控單元采用STC89C52芯片，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，擁有8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。

語音識(shí)別玩具機(jī)器人通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，具體電路見圖2所示。對(duì)于直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，大多數(shù)都采用開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式，使半導(dǎo)體器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制 PWM 來控制電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。直流電機(jī)常要求雙向運(yùn)轉(zhuǎn)場(chǎng)合，這就需要使用可逆PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)。可逆PWM系統(tǒng)分為雙極性驅(qū)動(dòng)和單極性驅(qū)動(dòng)，本實(shí)用新型采用屬于雙極性可逆PWM驅(qū)動(dòng)的L298P型驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。L298P型驅(qū)動(dòng)器是SGS公司生產(chǎn)的高電壓、高電流電機(jī)雙橋驅(qū)動(dòng)芯片。其主要特點(diǎn)是：工作電壓高、輸出電流大，驅(qū)動(dòng)電壓可至46V，峰值電流 4A；內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或雙極性步進(jìn)電機(jī)；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)控制，具有兩個(gè)使能控制端，可獨(dú)立使能或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分可在低電壓下工作；具有過熱保護(hù)功能。它可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，OUT1、OUT2 和OUT3、OUT4分別為兩組電機(jī)接線腳。ENA和ENB為兩組使能輸出信號(hào),控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。7、9 腳與 13、15腳接輸入控制電平,控制電機(jī)的正傳和反轉(zhuǎn)。

如圖3所示，采用無線通信的方式在語音識(shí)別機(jī)器人本體與上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,可以使機(jī)器人自由的進(jìn)入一些復(fù)雜環(huán)境、擴(kuò)大其移動(dòng)范圍。本實(shí)用新型玩具機(jī)器人對(duì)上位PC機(jī)的控制命令及傳感器數(shù)據(jù)的傳輸要求較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、具有較遠(yuǎn)的傳輸距離和較低的故障率?；谝陨弦蛩?選用APC220-43多通道微功率嵌入式無線數(shù)傳模塊作為語音識(shí)別玩具機(jī)器人的無線通信單元。APC220-43 模塊是高度集成的半雙工微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。它嵌入了高速單片機(jī)和高性能射頻芯片,具有TTL串口接口,配合1個(gè)USB轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)電腦與單片機(jī)之間通訊；基于GFSK調(diào)制方式，具有強(qiáng)抗干擾能力、低誤碼率特點(diǎn)；提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應(yīng)任何標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議；工作頻率在431MHZ~478MHZ之間，無需申請(qǐng)頻點(diǎn)；提供1200、4800、9600等多種通信波特率可供選擇，通信距離較遠(yuǎn)，無障礙物時(shí)最遠(yuǎn)可達(dá)1000m。

本實(shí)用新型的超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波,由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用URM37 V3.2超聲波測(cè)距模塊作為語音識(shí)別玩具機(jī)器人的前端測(cè)距工具。超聲波傳感器與單片機(jī)串口連接電路如圖4所示。

本實(shí)用新型的GPS定位模塊是集成了RF射頻芯片、基帶芯片和核心CPU，并加上相關(guān)外圍電路而組成的一個(gè)集成電路，可實(shí)現(xiàn)GPS定位數(shù)據(jù)的接收。本實(shí)用新型采用一款臺(tái)灣產(chǎn)GPS模塊SiRF IIe/LP低耗電芯片來實(shí)現(xiàn)定位，它采用TTL電平數(shù)據(jù)輸出,串口波特率為38400bps。

語音識(shí)別玩具機(jī)器人對(duì)舵機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)需大電流，而且舵機(jī)運(yùn)行時(shí)干擾信號(hào)較大，采用單一電源可能會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)干擾影響。因此采用單片機(jī)及舵機(jī)分別供電的方式，采用單獨(dú)的一組開關(guān)電源芯片LM2596產(chǎn)生+5V電壓，給舵機(jī)供電；采用另外一組LM2596產(chǎn)生+5V電壓，再經(jīng)TPS73233產(chǎn)生+3.3V電壓，為單片機(jī)、無線數(shù)傳模塊提供電壓。具體電路見圖5所示。

LD3320系列是ICRoute生產(chǎn)的基于非特定人語音識(shí)別技術(shù)的語音識(shí)別芯片LD3320系列芯片在設(shè)計(jì)上注重節(jié)能與高效，LD3320不需要外接任何的Flash、RAM、加密等芯片，能夠直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別、聲音控制、人機(jī)對(duì)話等功能。并且，LD3320能夠識(shí)別的關(guān)鍵詞語能夠進(jìn)行任意的動(dòng)態(tài)編輯。LD3320芯片集成了一個(gè)十六位的A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)十六位的D/A轉(zhuǎn)換器，還有一個(gè)功放電路。LD3320的連接方式有并行接口和串行接口SPI 兩種，使用串行方式能夠大大簡化與其他模塊間的連接。LD3320語音識(shí)別模塊接口電路如圖6 所示。

語音識(shí)別玩具機(jī)器人采用三輪結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪，為兩輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式。圖8為語音識(shí)別流程圖。首先啟動(dòng)，接著語音識(shí)別程序初始化，再啟動(dòng)語音識(shí)別命令檢測(cè)，然后等待語音輸入，判斷語音識(shí)別，由于語音識(shí)別芯片一次只能識(shí)別一定數(shù)量的語音內(nèi)容，所以這里使用動(dòng)態(tài)關(guān)鍵字導(dǎo)入，這樣可以識(shí)別新的內(nèi)容，也擴(kuò)展了語音識(shí)別的范圍

以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本實(shí)用新型實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。