[发明专利]一种机器人声音定位方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种机器人声音定位方法，可用于机器人运动控制、机器人室内定位与导航等领域。

背景技术

Kinect（啃乃特）是一种三维（3D）体感摄影机，同时它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。在Kinect第一次作为Xbox360的外设发布时，骨骼追踪和语音识别是Kinect SDK最受开发者欢迎的特性，但是相比骨骼追踪，语音识别中麦克风阵列的强大功能被忽视了。一部分原因归于Kinect中令人兴奋的骨骼追踪系统，另一部分原因在于Xbox游戏操控面板以及Kinect体感游戏没有充分发挥Kinect音频处理的优势。

Kinect的麦克风阵列在Kinect设备的下方。这一阵列由4个独立的水平分布在Kinect下方的麦克风组成。虽然每一个麦克风都捕获相同的音频信号，但是组成阵列可以探测到声音的来源方向。使得能够用来识别从某一个特定方向传来的声音。麦克风阵列捕获的音频数据流经过复杂的音频增强效果算法处理来移除不相关的背景噪音。所有这些复杂操作在Kinect硬件和Kinect SDK之间进行处理，这使得在一个较大空间范围内，即使人距Kinect有一定的距离也能够进行语音命令的识别以及判断声音的来源方向。

机器人室内定位技术是机器人研究领域的一个热点，也是一个难点，研究者们提出了各种各样的方法。比较典型的是RFID技术，首先，在室内首先构建一个智能空间或称为传感器网络空间，即事先在室内地面上每隔一定的距离铺设一个RFID标签，每个RFID标签内存入了其所在位置的绝对坐标，其次，在移动机器人上装有RFID标签信息读取装置，当机器人移动到RFID标签上时，读取RFID标签内的坐标数据即可知道机器人当前的位置。但是该定位方法对环境有一定的要求，而且RFID标签的铺设间隔不同，机器人的定位精度也不同。其他定位技术的精度也受多方面因素的影响，如推测航行法对传感器的精度和机器人本身的运动系统都有很大的依赖性；WIFI、蓝牙等技术对环境也有一定的要求；声音定位技术在机器人上也有应用，但限于其复杂的处理以及易受环境噪声的影响，所以定位精度并不高，难以推广；室内地图构建定位精度虽高，但地图构建过程复杂，计算量很大，实时性难以满足要求。

发明内容：

本发明提供了一种机器人声音定位方法，用于解决现有技术中存在的定位精度不高的问题。

一方面，提供了一种机器人声音定位方法，包括：通过至少两个Kinect作为声音传感器，获取来自机器人的声音的来源方向角；根据所述来源方向角和所述至少两个Kinect的位置，确定每两个Kinect所确定的声源所在偏差扇面区域；确定每两个偏差扇面区域的交叉区域的几何重心；根据所述确定的几何重心，通过几何重心法计算声源最优位置，所述声源最优位置为定位得到的所述机器人的位置。

优选的，在通过几何重心法计算声源最优位置之后，根据目标位置和所述声源最优位置，确定所述机器人行动的路线；控制所述机器人沿所述路线运动到所述目标位置。

通过上述方案，能够准确而方便地定位机器人的位置。

附图说明

图1是Kinect声音定位总体原理图；

图2是1号和3号Kinect传感器共同确定的声源所在区域原理图；

图3是不规则四边形重心求法原理图；

图4是1号和2号Kinect传感器共同确定的声源所在区域原理图；

图5是2号和3号Kinect传感器共同确定的声源所在区域原理图；

图6是通过Kinect的声音定位实现机器人导航原理图；

图7是机器人声音定位导航控制原理框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实现过程进行详细说明。

本发明实施例提供了一种定位机器人的方法，包括：

（1）将3个Kinect传感器以直角坐标系形式排放，声源在该坐标系内某一位置发出持续一定时间的声音，保存三个Kinect传感器获得的声音来源方向角。

（2）由于每个Kinect传感器接收声音信号有一定偏差，用α表示偏差角度，Kinect传感器探测到的声音来源方向偏差范围为[-α，α]，称为偏差扇面，表示两个Kinect传感器确定的声源区域，本方法称为偏差扇面法。然后利用几何方法求得每两个Kinect传感器的偏差扇面区域所形成的交叉区域的重心，称为几何重心法。