[发明专利]一种语音交互的非固定任务多人协作机器人

说明书

本发明涉及一种语音交互的非固定任务多人协作机器人，属于智能机器人领域，由上位机和下位机构成。其中，上位机接收语音信息指令，通过扬声器反馈信息，将多条任务在任务队列中排序，按顺序调度，对区域内的协助人员定位，通过机器视觉识别区域内的物品，并将语音下达的指令任务转换为实际电机动作指令传达给下位机，下位机主要负责运动机构和执行端的运动控制，根据上位机传达下来的位置指令对电机柔性插补控制，进而控制执行器的运动。与现有协作机器人相比，本发明的有益效果在于：部署方式简单，更贴近人们的日常生活，执行任务不限定于某一样固定任务，可通过语音与人员交互、接受任务，可以与多名人员协同工作。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体为一种语音交互的非固定任务多人协作机器人。

背景技术

现有协作机器人多数采用单臂或双臂机械臂，通过机器视觉或多种传感器协同人工作，这种方案作业精度高，在工业上应用广泛，可以胜任焊接、码垛等工作，但是它的工作范围仅限于机械臂的臂展范围，对于较大范围的工作任务有一定局限性。而多轴机械臂的坐标建立方法多采用D-H模型，这种模型在确定某一位姿时需要计算运动学方程的正解和逆解，计算量较大，这在实时轨迹规划时效果不好，因此当前机械臂多应用于路径固定或路径变动较少的工作中。

目前在仓储物流领域中的轮式机器人可以解决上述工作范围小和实时路径规划问题，这种机器人多采用机器视觉对信标的识别达到对自身定位的目的，但是这种方案对工作环境有一定要求，对于不同路线环境需要额外部署相关设备，可移植性较差。此外，机器人在移动过程中需要足够宽度的活动空间，因而会浪费一些人的活动空间。而在商业以及民用领域的协作机器人主要以对话引导的人型机器人为主，当通过语音下达物体交互指令，如抓取某样物品时，人型机器人由于没有确切的基准坐标，不易进行语音命令的解析，抓取的运动控制以及轨迹规划的算法复杂，并增加规划路线避障的问题。

以上所述机器人在工业上应用较多，在日常生活中的应用还很少，目前市场有方案通过用智能语音信箱获取关键词控制电灯、电视等设备，但是这需要特定接线来智能控制特定设备，在非特定设备上的应用还很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种语音交互的非固定任务多人协作机器人，以解决上述现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种语音交互的非固定任务多人协作机器人，包括上位机和下位机，上位机又包括用于反馈信息的扬声器，还包括阵列麦克风、摄像头、用于位置确定的UWB模块，可以通过关键词唤醒上位机，上位机接收语音信息指令，通过扬声器反馈信息，将多条任务在任务队列中排序，按顺序调度，对区域内的协助人员定位，利用摄像头产生的机器视觉识别区域内的物品，并将语音下达的指令任务转换为实际电机动作指令传达给下位机，下位机根据上位机传达下来的位置指令对电机柔性插补控制，进而控制执行器的运动；所述阵列麦克风固定于工作区域周边，数量和位置根据场地环境而定；上位机根据具体任务参考UWB模块和阵列麦克风反馈的人员位置信息与摄像头采集的图像信息进行路径算法规划，上位机将具体路径转换为下位机可执行的程序，传给下位机。上位机和下位机之间通过工业以太网连接。

进一步改进的，所述任务队列为空时，上位机处于待机状态，实时监听语音信息。

进一步改进的，所述下位机可调整运动机构和执行装置的运动控制参数，可控制任意运动机构和执行机构，并可拓展位置传感器作为执行机构的辅助。

进一步改进的，所述摄像头固定于俯瞰整体区域的位置或执行器上，作为产生机器视觉的部件。

本发明针对非固定环境、较大范围的实时非固定任务、可与多人协同工作，通过阵列麦克风人机交互，解析语音命令并实时分配任务队列，通过UWB为多名协作人定位，根据具体命令规划运动轨迹协助人的工作，同时在末端执行器装有摄像头，通过机器视觉识别物品以修正运动轨迹，可以实现与任意实体物品交互。