1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的定位系统及方法。


背景技术：

2.随着网络技术的发展，机器人技术越来越成熟，智能家庭机器人已逐步进入人类的生活。
3.其中，为了给用户提供更好的服务，机器人在服务过程中一般需要不断地获取用户的位置，以便完成相应指令。目前，智能家政机器人一般通过深度摄像头、红外摄像头及高清摄像头等摄像头中的一种或多种组合配合使用以定位用户的具体位置。然而，在面对中间存在遮挡物等复杂场景时，摄像头无法精确定位用户位置；且在面对用户标定的某些隐私区域，比如卧室、卫生间等区域时，根据用户意愿，摄像头停止工作，机器人失去定位能力，无法进行正常的服务工作。


技术实现要素：

4.本技术提供一种机器人的定位系统及方法，该机器人的定位系统能够解决现有机器人在面对复杂场景或隐私区域时，无法精度定位用户位置的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种机器人的定位系统。该机器人的定位系统包括：至少两组拾音装置和控制器；其中，至少两组拾音装置用于从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息；控制器与至少两组拾音装置连接，用于基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。
6.其中，每一拾音装置包括麦克风环形阵列；麦克风环形阵列用于采集当前位置的不同空间方向的用户发送的语音指令，并获取不同空间方向采集的语音指令的方位角度值。
7.其中，麦克风环形阵列呈六边形分布。
8.其中，麦克风环形阵列包括：拾音组件和处理组件；其中，拾音组件用于采集当前位置的不同空间方向的语音指令；处理组件与拾音组件连接，用于对拾音组件采集的不同空间方向的语音指令的音量值进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值。
9.其中，麦克风环形阵列还包括唤醒组件，与拾音组件连接，用于获取用户的唤醒指令，以根据唤醒指令启动拾音组件工作。
10.其中，控制器基于两组麦克风环形阵列的直线距离及两组麦克风环形阵列分别采集的方位角度值确定用户的当前方位信息。
11.其中，控制器还用于识别语音指令，并根据识别出的语音指令以及当前方位信息控制机器人根据预设模式执行语音指令。
12.其中，至少两组拾音装置与多个正六边形一一对应位置，并位于正六边形的中间
位置。
13.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种机器人的定位方法。该机器人的定位方法包括：通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息；通过控制器基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。
14.其中，拾音装置包括麦克风环形阵列；通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息的步骤具体包括：通过至少两组麦克风环形阵列从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位角度值；通过控制器基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息的步骤具体包括：通过控制器基于两组麦克风环形阵列的直线距离及两组麦克风环形阵列分别采集的方位角度值确定用户的当前方位信息。
15.其中，麦克风环形阵列包括拾音组件和与拾音组件连接的处理组件；通过至少两组麦克风环形阵列从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位角度值的步骤具体包括：通过至少两组拾音组件从至少两个位置的不同空间方向分别采集用户的语音指令；通过处理组件对拾音组件采集的不同空间方向的语音指令的音量值进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值。
16.其中，通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息的步骤之前，还包括：通过唤醒组件获取用户的唤醒指令，并根据唤醒指令启动拾音组件工作。
17.其中，方法还包括：通过控制器识别语音指令，并根据识别出的语音指令以及当前方位信息控制机器人根据预设模式执行语音指令。
18.本技术提供的机器人的定位系统及方法，该机器人的定位系统通过设置至少两组拾音装置，以通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息；同时，通过设置控制器，将控制器与至少两组拾音装置连接，以使控制器基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息；其中，由于该定位系统是基于用户的语音指令对用户的当前位置进行定位，从而不仅能够实现对用户位置的精准定位，且不受复杂场景或隐私区域的限制，实用性较强；同时，由于该定位系统是基于获取的至少两个方位信息确定用户的当前方位信息，相比于基于一个方位信息以确定用户位置的方案，精确度较高，且能够避免发生用户输出语音指令过快或过短，导致机器人走过或未走到任务地点的问题发生。
附图说明
19.图1为本技术一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；
20.图2为本技术一实施例提供的至少两组拾音装置与用户的位置示意图；
21.图3为本技术一实施例提供的至少两组拾音装置在某一区域的平面排布示意图；
22.图4为本技术一实施例提供的拾音装置的结构示意图；
23.图5为本技术另一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；
24.图6为本技术又一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；
25.图7为本技术一实施例提供的机器人的定位方法的流程图；
26.图8为本技术一实施例提供的图7中步骤s11的子流程图；
27.图9为本技术另一实施例提供的机器人的定位方法的流程图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
31.机器人在使用过程中，为便于向用户提供服务，一般需要进行定位操作。目前，专利cn201910391585.7提供了一种智能家居语音控制系统，其能够实现声控功能，具有语音识别功能，实现快速启停家居，实现各个房间的单独控制。但是该专利提供的系统没有介绍具体的语音识别系统及方法，其内置的用于感应用户是否在室内的红外模块只能在空旷场景使用，用户被遮挡物遮挡时，则可能出现判断错误的问题，同时该系统只能完成控制家居的功能。
32.专利cn202011006270.5提供了一种基于扫地机器人的语音定位方法及相关装置，其能够通过自身搭载的麦克风阵列确定麦克风阵列中每个麦克风采集到的第一语音指令的音量值的大小，然而基于音量值最大的语音指令获取用户方位，然后向其移动，并在移动过程中不断获取声音信号，以到达用户所在地点并进行清扫。但是只用一组麦克风阵列来获取用户具体位置精确度较低，只能确定用户的具体方位；且如果用户发出指令过快或者过短，容易出现定位不准的情况，使扫地机器人走过或者未走到任务地点。
33.专利cn201811277380.8提供了一种麦克风定位方法及装置，该方法包括：确定麦克风位于显示屏幕出光面正前方的初始位置；设定麦克风的目标位置；依据目标位置和初始位置，确定麦克风在垂直于显示屏幕出光面的方向上的第一移动位移；依据目标位置和初始位置，确定麦克风在平行于显示屏幕出光面的方向上的第二移动位移；依据第一移动位移和第二移动位移，控制麦克风移动至目标位置。但该方法必须依靠出光屏幕来反射超
声波来进行定位，因为出光屏幕范围有限，故在实际场景中，可能会出现超声波模块所发射的声波无法被屏幕反射，再由超声波模块接收，因此，实用性较弱。
34.本技术提供一种机器人的定位系统及方法，在机器人关闭摄像头或无需摄像头的情况下，可依靠多麦克风环形阵列和后台处理器，仍能实现对发送语音指令的用户的定位，且定位精确度较高；同时不受遮挡物等复杂环境或隐私区域的限制。
35.下面结合附图和实施例对本技术进行详细的说明。
36.请参阅图1，图1为本技术一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；在本实施例中，提供一种机器人的定位系统，该系统可应用于移动机器人，移动机器人可以是扫地机器人，拖地机器人，扫拖一体机器人，除草机器人，擦窗机器人，巡逻机器人，安防机器人等。
37.具体的，该机器人的定位系统包括至少两组拾音装置11和控制器12。
38.其中，参见图2，图2为本技术一实施例提供的至少两组拾音装置与用户的位置示意图；至少两组拾音装置11位于某一区域的不同位置，用于从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息。以图2中两个拾音装置11为例，第一组拾音装置11位于位置o，第二组拾音装置11位于位置a，用于位于位置b。其中，第一组拾音装置11用于从位置o采集处于位置b处的用户发送的语音指令，并获取采集的语音指令的方位信息；第二组拾音装置11用于从位置a采集处于位置b处的用户发送的语音指令，并获取采集的语音指令的方位信息。可以理解的是，第一组拾音装置11和第二组拾音装置11获取的方位信息并不相同。
39.在一实施例中，参见图3，图3为本技术一实施例提供的至少两组拾音装置在某一区域的平面排布示意图；为满足最优经济性，可对机器人将要服务的区域位置以某一固定大小的六边形为单位进行划分。在具体实施例中，至少两组拾音装置11可与多个六边形一一对应设置，并位于六边形的中心位置。这样无论用户处于所要服务区域的任何位置，都有两个及两个以上的拾音装置11对用户发送的语音指令进行准确拾音，从而能够实现整个服务区域的无死角语音定位。其中，该六边形所对应的圆的半径可为3-5米。
40.控制器12与至少两组拾音装置11连接，用于基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。其中，由于该定位系统是基于用户的语音指令对用户的当前位置进行定位，无需摄像头，从而不仅能够实现对用户位置的精准定位，且不受复杂场景或隐私区域的限制，能够在存在遮挡物的情况下对用户进行精准定位，且可以实现隐私环境下的人机交互，完成指定功能，实用性较强。同时，由于该定位系统是基于获取的至少两个方位信息确定用户的当前方位信息，相比于基于一个方位信息以确定用户位置的方案，精确度较高，且能够避免发生用户输出语音指令过快或过短，导致机器人走过或未走到任务地点的问题发生。
41.其中，参见图4，图4为本技术一实施例提供的拾音装置的结构示意图；每一拾音装置11包括麦克风环形阵列。麦克风环形阵列呈六边形分布。在具体实施例中，麦克风环形阵列用于从所在的位置的不同空间方向采集用户发送的语音指令，并获取不同空间方向采集的语音指令的方位角度值。假设，图4所对应的麦克风环形阵列为图2中的第一个拾音装置11中的部件，该麦克风环形阵列用于在位置o从方向a、b、c、d、e、f六个不同的空间方向采集位于位置b的用户的语音指令。可以理解的是，在该实施例中，每一位置，比如位置o和位置a分别采集到六个不同音量值的语音指令；然后分别获取所在位置采集的六个不同音量值的
语音指令所对应的方位角度值。具体的，每一拾音装置11还包括若干led灯11a和若干安装孔11b。若干led灯11a和/或若干安装孔11b间隔设置且呈环状分布。其中，led灯11a用于照明；拾音装置11通过安装孔11b安装固定于某一位置。
42.在一具体实施例中，参见图5，图5为本技术另一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；麦克风环形阵列包括拾音组件111和处理组件112。
43.其中，拾音组件111可包括多个麦克风11c，多个麦克风11c通过麦克风阵列技术采集当前位置的远场或近场的不同空间方向的语音指令。比如，参见图4，拾音组件111包括六个麦克风11c，分别用于从a、b、c、d、e、f六个不同的空间方向采集用户的语音指令。
44.处理组件112与拾音组件111连接，用于对拾音组件111采集的不同空间方向的语音指令的音量值进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值。具体的，处理组件112分别将采集到的每个语音指令的音量值进行比较，然后筛选出其中音量值最大的麦克风11c；可以理解的是，筛选出的音量值最大的麦克风11c是指向大致比较接近用户的位置，然后基于该麦克风11c获取用户的当前方位角度值，之后将方位角度值及语音指令传输至控制器12。
45.具体的，处理组件112还用于对语音指令进行降低、增强和/或降噪处理，以将噪音环境中的用户的特定语音指令有效的增强，以很好的抑制噪声，并增强语音。
46.可以理解的是，在具体实施例中，至少两组拾音装置11可通过各自的麦克风环形阵列分别获取一个方位角度值。比如，图2中的第一个拾音装置11可获取到其所在位置o与用户的方位角度值∠aob；第二个拾音装置11可获取到其所在位置a与用户的方位角度∠oab的方位角度值。
47.在该实施例中，控制器12具体可基于两组麦克风环形阵列的直线距离及两组麦克风环形阵列分别采集的方位角度值确定用户的当前方位信息。其中，两组麦克风环形阵列的直线距离可根据实际应用场景提前设定。比如，如至少两组麦克风环形阵列采用如图2所示的分布方式，则两组麦克风环形阵列的直线距离oa为(n+1)*r。其中，n为两组麦克风环形阵列之间的六边形的数量，r为六边形所对应圆的直径。
48.具体的，在三维坐标轴上，根据余弦定理：
49.bo2＝ao2+ab
2-2
·
ab
·
ao
·
cos∠oab
ꢀꢀꢀ
(1)；
50.ab2＝bo2+ao
2-2
·
bo
·
ao
·
cos∠aob
ꢀꢀꢀ
(2)；
51.由公式(1)和公式(2)两式联立，可计算出第一组多麦克风环形阵列到用户的距离ob和第二组多麦克风环形阵列到用户的距离ab，由此，可确定用户在空间的具体位置b的坐标。
52.当然，在具体实施例中，也可基于其它位置处的两组拾音装置11采集的语音指令的方位信息，然后基于这两个方位信息确定用户的当前方位信息；然后取多次确定的当前方位信息的中间位置，以确定为用户的当前方位信息。这样能够进一步提高定位的精确度。
53.在具体实施中，控制器12还用于识别语音指令，并根据识别出的语音指令以及当前方位信息控制机器人根据预设模式执行语音指令。其中，预设模式可包括直接完成语音指令、到达用户身边完成相应指令，或先完成部分语音指令，然后到达用户身边完成其它语音指令等。比如，用户发送的语音指令为“请播放歌曲《小鸭子》”，则控制器12识别出语音指令后，根据该语音指令及用户当前方位信息控制机器人直接播放歌曲《小鸭子》。若用户发
送的语音指令为“请来厨房取走果盘”，则控制器12识别出语音指令后，根据该语音指令及用户当前方位信息控制机器人到达用户身边完成该“请来厨房取走果盘”的语音指令。
54.在一实施例中，参见图6，图6为本技术又一实施例提供的机器人的定位系统的结构示意图；该麦克风环形阵列还包括唤醒组件113，唤醒组件113与拾音组件111连接，用于获取用户的唤醒指令，以根据唤醒指令启动拾音组件111工作。
55.在该实施例中，在开启拾音组件111之前，机器人需要进行唤醒操作，因此，在采集语音指令之前要获取目标用户的语音唤醒信号，例如用户需要喊出类似“小爱，小爱”这样的唤醒词，机器人在接收到唤醒指令后会自动检测识别唤醒词，然后根据检测识别结果启动拾音组件111工作，以通过拾音组件111采集用户发送的语音指令。
56.本实施例提供的机器人的定位系统，通过设置至少两组拾音装置11，以通过至少两组拾音装置11从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息；同时，通过设置控制器12，将控制器12与至少两组拾音装置11连接，以使控制器12基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息；其中，由于该定位系统是基于用户的语音指令对用户的当前位置进行定位，从而不仅能够实现对用户位置的精准定位，且不受复杂场景或隐私区域的限制，实用性较强；同时，由于该定位系统是基于获取的至少两个方位信息确定用户的当前方位信息，相比于基于一个方位信息以确定用户位置的方案，精确度较高，且能够避免发生用户输出语音指令过快或过短，导致机器人走过或未走到任务地点的问题发生。
57.请参阅图7，图7为本技术一实施例提供的机器人的定位方法的流程图；在本实施例中，提供一种机器人的定位方法，该方法可通过上述任一实施例提供的机器人的定位系统来执行。具体的，该方法包括：
58.步骤s11：通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息。
59.其中，每一拾音装置11包括麦克风环形阵列。步骤s11具体可通过至少两组麦克风环形阵列从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位角度值。
60.在一具体实施例中，参见图8，图8为本技术一实施例提供的图7中步骤s11的子流程图；麦克风环形阵列包括拾音组件111和处理组件112。步骤s11具体包括：
61.步骤s111：通过至少两组拾音组件从至少两个位置的不同空间方向分别采集用户的语音指令。
62.其中，每组拾音组件111从一个位置的不同空间方向采集用户的语音指令。在具体实施例中，每组拾音组件111可包括多个麦克风11c，多个麦克风11c通过麦克风阵列技术采集当前位置的远场或近场的不同空间方向的语音指令。
63.步骤s112：通过处理组件对拾音组件采集的不同空间方向的语音指令的音量值进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值。
64.其中，每一位置对应的拾音组件111中的处理组件112对与其连接的拾音组件111采集的不同空间方向的语音指令的音量值进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值，以获取当前位置的方位角度值。比如，位置o处的第一组拾音组件111的处理组件，对与该处理组件连接的拾音组件111采集的六个不同空间方向的语音指令的音量值
进行比较，并获取音量值最大的语音指令所对应的方位角度值，以获取位置o的方位角度值。
65.步骤s12：通过控制器基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。
66.具体的，可通过控制器12基于两组麦克风环形阵列的直线距离及这两组麦克风环形阵列分别采集的方位角度值确定用户的当前方位信息。其中，该步骤的具体实施方式可参见上述实施例提供的机器人的定位系统中的相关文字描述，且可实现相同或相似的技术效果，在此不再赘述。在具体实施过程中，可多次执行步骤“通过控制器12基于两组麦克风环形阵列的直线距离及这两组麦克风环形阵列分别采集的方位角度值确定用户的当前方位信息”，以获取多个当前方位信息，然后取多个当前方位信息的中间位置，以确定为用户的当前方位信息。这样能够有效提高定位的精确度。
67.在具体实施例中，步骤s12还包括：通过控制器12识别语音指令，并根据识别出的语音指令以及当前方位信息控制机器人根据预设模式执行语音指令。
68.其中，预设模式可包括直接完成语音指令、到达用户身边完成相应指令，或先完成部分语音指令，然后到达用户身边完成其它语音指令等。
69.本实施例提供的机器人的定位方法，通过至少两组拾音装置11从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息；然后通过控制器12基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。该方法能够实现对用户位置的精准定位，且不受复杂场景或隐私区域的限制，实用性较强；同时，由于该方法是基于获取的至少两个方位信息确定用户的当前方位信息，相比于基于一个方位信息以确定用户位置的方案，精确度较高，且能够避免发生用户输出语音指令过快或过短，导致机器人走过或未走到任务地点的问题发生。
70.请参阅图9，图9为本技术另一实施例提供的机器人的定位方法的流程图。在本实施例中，提供另一种机器人的定位方法，该方法与上述第一实施例提供的机器人的定位方法不同的是，在步骤s11之前，还包括：通过唤醒组件113获取用户的唤醒指令，并根据唤醒指令启动拾音组件111工作。具体的，该方法包括：
71.步骤s21：通过唤醒组件获取用户的唤醒指令，并根据唤醒指令启动拾音组件工作。
72.在该实施例中，在开启拾音组件111之前，机器人需要进行唤醒操作，因此，在采集语音指令之前要获取目标用户的语音唤醒信号，例如用户需要喊出类似“小爱，小爱”这样的唤醒词，机器人在接收到唤醒指令后会自动检测识别唤醒词，然后根据检测识别结果启动拾音组件111工作。
73.步骤s22：通过至少两组拾音装置从至少两个位置分别采集用户发送的语音指令，并分别获取每一位置采集的语音指令的方位信息。
74.步骤s23：通过控制器基于至少两个方位信息确定用户的当前方位信息。
75.其中，步骤s22和步骤s23的具体实施过程与上述第一实施例中的步骤s11和步骤s12的具体实施过程相同或相似，且可实现相同或相似的技术效果，在此不再赘述。
76.以上仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。