本實用新型涉及機器人，具體說是一種語音識別玩具機器人。

背景技術：

機器人技術是一個國家科技水平的重要標志和體現(xiàn)，它在社會生產(chǎn)的許多方面都得到了廣泛的應用。近年來，隨著計算機的廣泛普及，機器人逐漸由工業(yè)生產(chǎn)走向了人們的生活，如此廣泛的應用使得提高全體國民對機器人的理解顯得尤為重要，普及機器人教育勢在必行。作為人們生活中不可缺少的日用品之一的玩具也進入"機器人時代”。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。人們對于玩具的“娛樂性、教育性、安全性”方面更高的要求是促使機器人玩具發(fā)展的主要原因。當今, 玩具機器人以其娛樂性、智能性以及易操作性在兒童中已經(jīng)擁有了廣泛的市場。同時,在教育領域，隨著“玩中學”理念的深入人心, 玩具機器人在信息技術、數(shù)學、自然科學等教學領域上得到了廣泛的應用。

但是，目前能進行語音識別的玩具機器人較少，并且玩具機器人線路結構復雜，不能自動進行避障，不能對使用玩具的兒童進行定位。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術問題，本實用新型提供一種線路結構簡單、能自動進行避障且能對使用人員進行定位的語音識別玩具機器人。

本實用新型解決上述技術問題的具體方案如下：一種語音識別玩具機器人，包括驅動機器人左、右輪行走的左、右輪直流電機和驅動機器人轉向的舵機，還包括單片機主控單元、電機驅動單元、語音識別模塊和電源電路模塊，所述語音識別模塊將接收的語音信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)語音信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作；所述電源電路模塊為單片機主控單元、電機驅動單元何語音識別模塊供電。

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的信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)該檢測信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作。

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的信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)該檢測信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作。

作為優(yōu)選，所述單片機主控單元連接有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，所述單片機主控單元通過該無線數(shù)傳模塊與上位PC機通信。

作為優(yōu)選，在機器人底部位于所述左、右輪中間前側或后側設置有萬向輪。

作為優(yōu)選，所述單片機主控單元采用STC89C52芯片。

從以上技術方案可知，本實用新型通過語音識別模塊、紅線外傳感器等可實現(xiàn)語音識別、自動進行避障；還通過無線數(shù)傳模塊與上位PC機通信，從而對語音識別玩具機器人進行控制，并對使用玩具的兒童進行定位，提高安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

圖2是本實用新型的電機驅動單元的電路圖。

圖3是本實用新型的無線數(shù)傳模塊與上位PC機的連接電路圖。

圖4是本實用新型的超聲波傳感器與單片機主控單元連接電路圖。

圖5是本實用新型的電源電路模塊的電路圖。

圖6是本實用新型的語音識別模塊接口電路圖。

圖7是本實用新型的機器人底部結構示意圖。

圖8是本實用新型的語音識別流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細介紹本實用新型：

如圖1，一種語音識別玩具機器人，包括驅動機器人左輪9行走的左輪直流電機10、驅動機器人右輪11行走的右輪直流電機12以及驅動機器人轉向的舵機13，還包括單片機主控單元1、電機驅動單元2、語音識別模塊6和電源電路模塊3，所述語音識別模塊將接收的語音信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)語音信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作；所述電源電路模塊為單片機主控單元、電機驅動單元何語音識別模塊供電，語音識別模塊使玩具機器人能根據(jù)不同的聲音作出語音識別，從而作出不同的反應動作。

本實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的信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)該檢測信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作；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的信號傳送至所述單片機主控單元，單片機主控單元根據(jù)該檢測信號控制所述電機驅動單元驅動所述左、右輪直流電機和舵機工作；超聲波傳感器與紅外線傳感器用來探測障礙物并使機器人準確避障。

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

本實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，所述單片機主控單元通過該無線數(shù)傳模塊與上位PC機通信，可實現(xiàn)單片機主控單元與上位PC機之間的信息交換，從而通過PC機對語音識別玩具機器人進行控制。本實用新型的玩具機器人采用三輪結構，包含兩個驅動輪，即左右輪；一個從動輪，即在機器人底部位于所述左、右輪中間前側或后側設置有萬向輪14。機器人的從動輪主要起支撐作用，是一個能夠任意滾動的萬向輪，如圖7所示。通過對語音識別機器人兩個驅動輪的控制,可以使其沿不同的軌跡運動。

本實用新型中，單片機主控單元采用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，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構，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。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。

語音識別玩具機器人通過電機驅動單元實現(xiàn)機器人的驅動和轉向，具體電路見圖2所示。對于直流電機的驅動，大多數(shù)都采用開關驅動方式，使半導體器件工作在開關狀態(tài)，通過脈寬調制 PWM 來控制電動機的電樞電壓，實現(xiàn)調速。直流電機常要求雙向運轉場合，這就需要使用可逆PWM電機驅動。可逆PWM系統(tǒng)分為雙極性驅動和單極性驅動，本實用新型采用屬于雙極性可逆PWM驅動的L298P型驅動器實現(xiàn)電機的驅動控制。L298P型驅動器是SGS公司生產(chǎn)的高電壓、高電流電機雙橋驅動芯片。其主要特點是：工作電壓高、輸出電流大，驅動電壓可至46V，峰值電流 4A；內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動兩個直流電機或雙極性步進電機；采用標準TTL邏輯電平信號控制，具有兩個使能控制端，可獨立使能或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分可在低電壓下工作；具有過熱保護功能。它可以驅動兩個直流電機，OUT1、OUT2 和OUT3、OUT4分別為兩組電機接線腳。ENA和ENB為兩組使能輸出信號,控制電機的停轉。7、9 腳與 13、15腳接輸入控制電平,控制電機的正傳和反轉。

如圖3所示，采用無線通信的方式在語音識別機器人本體與上位機之間進行數(shù)據(jù)交換,可以使機器人自由的進入一些復雜環(huán)境、擴大其移動范圍。本實用新型玩具機器人對上位PC機的控制命令及傳感器數(shù)據(jù)的傳輸要求較高的可靠性、實時性、具有較遠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)傳模塊作為語音識別玩具機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和高性能射頻芯片,具有TTL串口接口,配合1個USB轉換器可以實現(xiàn)電腦與單片機之間通訊；基于GFSK調制方式，具有強抗干擾能力、低誤碼率特點；提供透明的數(shù)據(jù)接口，能適應任何標準或非標準的用戶協(xié)議；工作頻率在431MHZ~478MHZ之間，無需申請頻點；提供1200、4800、9600等多種通信波特率可供選擇，通信距離較遠，無障礙物時最遠可達1000m。

本實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。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(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。本實用新型采用URM37 V3.2超聲波測距模塊作為語音識別玩具機器人的前端測距工具。超聲波傳感器與單片機串口連接電路如圖4所示。

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

語音識別玩具機器人對舵機進行驅動需大電流，而且舵機運行時干擾信號較大，采用單一電源可能會對單片機產(chǎn)生信號干擾影響。因此采用單片機及舵機分別供電的方式，采用單獨的一組開關電源芯片LM2596產(chǎn)生+5V電壓，給舵機供電；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、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別技術的語音識別芯片LD3320系列芯片在設計上注重節(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，可以實現(xiàn)語音識別、聲音控制、人機對話等功能。并且，LD3320能夠識別的關鍵詞語能夠進行任意的動態(tài)編輯。LD3320芯片集成了一個十六位的A/D轉換器、一個十六位的D/A轉換器，還有一個功放電路。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語音識別模塊接口電路如圖6 所示。

語音識別玩具機器人采用三輪結構，包含兩個驅動輪和一個從動輪，為兩輪差動驅動的方式。圖8為語音識別流程圖。首先啟動，接著語音識別程序初始化，再啟動語音識別命令檢測，然后等待語音輸入，判斷語音識別，由于語音識別芯片一次只能識別一定數(shù)量的語音內(nèi)容，所以這里使用動態(tài)關鍵字導入，這樣可以識別新的內(nèi)容，也擴展了語音識別的范圍

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