[发明专利]自适应麦克风阵列的声音定位救援机器人及其使用方法

摘要

本发明为一种自适应麦克风阵列的声音定位救援机器人及其使用方法，机器人带有行走机构的车体上主控单元连接行走驱动电机、避障模块和声音定位模块。避障模块为三组超声波检测器，其超声波发射分别朝正前、侧前和前上。声音定位模块的固定于车体的电动缸推杆顶端安装支撑块和支撑板，齿轮轴穿过上下两面各安装齿轮和2根齿条导杆的支撑板，各齿条导杆外端固装麦克风阵元，构成十字阵列。其使用方法为主控单元按三组超声波检测器检测障碍物与车体的距离，自适应地尽力保持麦克风阵列的高度和阵元间最大。同时分析四个阵元接收的声音，对求救声源定位修正导航角，逼近求救声源。本发明可安全快速通过复杂灾难现场，声源定位精度高，搜索效率高。

主权项

自适应麦克风阵列的声音定位救援机器人，包括带有行走机构的车体(0)，设置在车体(0)上的主控单元、声音定位模块和避障模块，行走机构包括驱动电机和其驱动的行走机械装置，所述行走机构的驱动电机、避障模块和声音定位模块均与主控单元连接；主控单元含有信息处理模块，主控单元连接无线通讯模块，该无线通讯模块与机器人管理系统双向无线通讯连接；其特征在于：所述的避障模块为超声波检测装置，所述超声波检测装置包括三组超声波检测器，第一组超声波检测器(1)为1～2个超声波检测器，安装于车体(0)前面，其超声波发射方向水平且与车体(0)前进方向平行；第二组超声波检测器(2)为2～4个超声波检测器，安装于车体(0)侧面，其超声波发射方向水平且与车体(0)前进方向的夹角为35°～50°，即朝向车体(0)两侧前方；第三组超声波检测器(3)为1～3个超声波检测器，安装于车体(0)顶面，其超声波发射方向与车体(0)前进方向的夹角为0°～50°，与车体(0)竖直上方的夹角为35°～50°，即朝向车体(0)前上方或侧上方；所述的声音定位模块包括了电动缸、支撑块(18)、支撑板(7)、齿轮轴、上齿轮(10)、下齿轮(17)、上齿条导杆(9)、下齿条导杆(13)及麦克风阵列；所述电动缸包括伺服电机和相配合的电动缸丝杠、丝母，丝母上固定推杆(16)，伺服电机带动丝杠转动，丝杠带动丝母和推杆(16)直线运动，丝杠可转动地安装在电动缸缸体(14)内；电动缸缸体(14)固定于车体(0)，车体(0)处于水平位置时，推杆(16)中心线与水平面垂直，推杆(16)顶端固定安装支撑块(18)，支撑块(18)上固定安装支撑板(7)，支撑板(7)的表面与推杆(16)中心线垂直；齿轮轴中心线与推杆(16)中心线重合，齿轮轴下端可转动地安装于支撑块(18)、上端穿过支撑板(7)；步进电机与齿轮轴驱动连接，处于支撑板(7)上方的上齿轮(10)和处于支撑板(7)下方的下齿轮(17)均固定安装于齿轮轴，处于支撑板(7)上方的2根平行的上齿条导杆(9)分别与上齿轮(10)啮合，处于支撑板(7)下方的2根平行的下齿条导杆(13)分别与下齿轮(17)啮合；下齿条导杆(13)在上齿条导杆(9)所处平面上的投影与上齿条导杆(9)垂直；在2根上齿条导杆(9)和2根下齿条导杆(13)的外端各固定安装一个麦克风阵元(11)；4个麦克风阵元(11)构成十字交叉阵列；各麦克风阵元(11)的信号输出端与主控单元连接；主控单元的控制信号输出端连接所述电动缸的伺服电机与驱动齿轮轴的步进电机；所述电动缸伺服电机连接内置电位计，所述齿轮轴通过调节装置连接外置电位计，内置电位计和外置电位计的输出信号接入主控单元。