[发明专利]一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于声学矢量传感器(AVS)的语音控制智能垃圾桶，其中涉及到基于AVS的语者声源方向角估计技术，语音端点检测技术和语音识别技术，属于语音人机交互和智能家居技术领域。 

当用户要丢垃圾时，只要说“小T过来”，垃圾桶小T“听到”用户呼叫它就会估计出用户所在的方向角，并根据这个方向角朝用户移动，当用户说“小T停下”时，垃圾桶小T会识别出该命令后停下，当用户扔完垃圾后说“小T回去”，垃圾桶小T识别出该命令后回到原位置。 

背景技术

随着技术的不断成熟和革新，智能技术的应用也更加广泛，如智能机器人、智能家居等等。“垃圾桶”作为人类生活中的必需品，它伴随着人类走过了每一个时代，尤其是在当今的居家用品和酒店用品市场更是必不可少。随着人们环保意识和审美水平的普遍提高，垃圾桶的种类和数量也在不断翻新和增加，人们更加注重它的美观和实用性，而产品也向着“小巧”和“智能化”方向发展。目前，国内大多数垃圾桶的智能化主要体现在红外感应自动开盖，当人的手或物体接近投料口(感应窗)约15cm-30cm时，垃圾桶盖便会自动开启，等垃圾投入完毕，垃圾桶盖又会自动关闭。国外最先进的智能垃圾桶，也只是在垃圾桶的基本功能上增加额外的功能，如2012伦敦奥运会推出了一种“智能垃圾桶”，具有预防恐怖炸弹袭击的功能，并配备有无线网络设备和电子屏幕，能滚动播出广告、股市行情和即时天气状况等。 

以上的垃圾桶并不能自主移动以提高更大的便利，无法满足行动不便的老人、残疾人、孕妇或者卧床病人的使用要求。 

发明内容

为了克服上述的不足，本发明的目的在于提供一种基于AVS的语音控制智能垃圾桶，当用户需要丢垃圾时，呼叫垃圾桶过来，垃圾桶就移动到用户跟前，用户不需要移动就可以很方便扔掉手中的垃圾，以满足行动不便的老人、残疾人、孕妇或者卧床病人的需求。 

本发明的通过以下技术方案实现： 

一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，主要包括普通垃圾桶、驱动电机单元、舵机、微处理器控制单元、声学矢量传感器单元(AVS)、模数转换器和PC机控制平台。 

所述普通垃圾桶用于盛装垃圾，并将其命名为“小T”。 

所述驱动电机单元安装于垃圾桶的底部，用于控制垃圾桶的移动，与微处理器控制单元相连，由微处理器控制单元控制其前进、后退和停下。 

所述舵机安装于垃圾桶的底部，用于控制垃圾桶的转向，与微处理器控制单元相连，由微处理器控制单元控制其转动的角度，与驱动电机单元一起控制垃圾桶朝用户所在的方向移动。 

所述微处理器控制单元安装于垃圾桶的底部，用于与PC机控制平台进行串口通信，接收来自PC机控制平台发送过来的转动角度命令，控制舵机的转向和驱动电机单元的移动，并发送完成处理的响应信号 给PC机控制平台。 

所述声学矢量传感器单元(AVS)是一种新型麦克风阵列，安装在垃圾桶的顶部，作为音频信号采集器，与常用的ECM麦克风相比，AVS在结构上具有其特殊性：一颗AVS由1个全向压力传感器和2～3个正交放置的压力梯度传感器构成。它的空间结构紧凑，仅有1cm³左右大小，理论上，AVS是同位阵列，各个传感器接收到的音频信号在时间上对齐，且各通道接收信号存在固定的三角函数关系。AVS小体积的特殊优点，成为本发明垃圾桶，甚至是服务机器人听觉感知技术的有效解决方案。 

所述模数转换器与AVS相连，与AVS一起实现音频信号的采集，获得四通道的同步数字信号输出，为进行语音端点检测、语音识别和语者声源方向角估计算法处理提供音频信号。 

所述PC机控制平台作为语音端点检测、语音识别和语者声源方向角估计算法处理的平台，将语音识别和语者声源方向角估计结果通过串口通信将控制命令发送给垃圾桶微处理器控制单元，接收来自垃圾桶微处理器控制单元发送的响应信号。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点与有益效果： 

1、本发明实现了垃圾桶的听、转、走等功能：听，即识别用户的简单命令词，如小T过来、小T停下和小T回去；转，即识别出用户所在的方向角度，使垃圾桶转向用户所在方向；走，即垃圾桶能移动到用户面前。 

2、本发明提供了友好的语音人机交互方式，用语音控制垃圾桶的移动，不需要用户走到垃圾桶面前扔垃圾。只要用户说出垃圾桶小T能识别的控制命令词，垃圾桶就会根据用户的语音就马上移动到用户的面前，解决了扔垃圾的烦恼，也满足行动不便的老人、残疾人、孕妇或者卧床病人的使用要求，为智能家居和智慧医疗等应用场景带来极大的便利。