用于機(jī)器人的定向傳聲裝置的制造方法
【專利摘要】用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，包括聲電換能單元，所述聲電換能單元包括電容的外側(cè)電極和內(nèi)側(cè)電極，導(dǎo)電油墨涂覆在柔性電絕緣材料上形成外側(cè)電極，導(dǎo)電油墨涂覆在彈性電絕緣材料上形成內(nèi)側(cè)電極，柔性電絕緣材料的彈性大于彈性電絕緣材料的彈性?？梢詫?shí)現(xiàn)在平行的兩層不同彈性的絕緣材料上形成微小的聲電換能單元，利用兩層不同柔性的材料，一層用于與機(jī)器人體表進(jìn)行曲度貼合，另一層用于反饋聲壓變化。密集的聲電換能單元可以精確地反應(yīng)聲源在機(jī)器人體表不同位置的差異，進(jìn)而經(jīng)過后續(xù)的數(shù)據(jù)處理獲得定位和語音的分析結(jié)果。
【專利說明】
用于機(jī)器人的定向傳聲裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種聲音采集裝置，特別是涉及一種分方位的聲音采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]按能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理來分，主要有下列5種。①電動(dòng)換能器:利用在恒磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的電磁感應(yīng)原理而制成的換能器。②電磁換能器:主要由固定于磁路中的導(dǎo)線圈和可振動(dòng)的部分(如膜片、銜鐵)所組成。交變電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生交變磁通量，使磁路可振動(dòng)部分受力發(fā)生變化而振動(dòng)。反之，磁路可動(dòng)部分振動(dòng)時(shí)，使磁路的磁阻發(fā)生變化，于是通過線圈的磁通也相應(yīng)變化而在線圈內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì)。單向極化磁通量使換能器工作有與信號(hào)成正比的線性部分。③靜電換能器:這種換能器的結(jié)構(gòu)基本上是個(gè)電容器，固定的金屬極板與可振動(dòng)的導(dǎo)電膜片組成電容器的兩個(gè)極板，并在兩極板間加恒定的極化電壓使電容器帶電。當(dāng)膜片振動(dòng)時(shí)電容量發(fā)生變化，兩極板間的電壓也隨之改變。反之，當(dāng)兩極板間的電壓發(fā)生變化時(shí)，極板間的靜電力發(fā)生變化，從而使膜片振動(dòng)。④壓電換能器:利用具有壓電效應(yīng)的材料制成。壓電效應(yīng)較強(qiáng)的天然晶體有石英、酒石酸鉀鈉等。壓電換能器廣泛使用鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷材料。從發(fā)展趨勢(shì)看，高分子壓電材料(如聚偏氟乙烯)是制作壓電換能器的一種新型材料。⑤磁致伸縮換能器:利用具有磁致伸縮特性的鐵磁材料制成。在磁場(chǎng)中，這類材料由于振動(dòng)產(chǎn)生形變而使磁通量改變，從而使繞在其上面的線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。它的逆過程是磁通量發(fā)生變化使鐵磁材料形變而產(chǎn)生應(yīng)力的變化。這種換能器常用作共振換能器，以提高效率。常用的磁致伸縮材料有鎳及其合金或鎳鐵氧體。
[0003]以上所述電機(jī)械換能器的能量轉(zhuǎn)換是可逆的。還有一類換能器是不可逆的，其中應(yīng)用最多的是變阻換能器，如電話中的碳粒送話器。在半導(dǎo)體PN結(jié)附近施加局部壓力的變化，會(huì)引起流過PN結(jié)電流的變化。利用這種原理做成的換能器稱為壓電結(jié)型換能器。通常是使壓力通過細(xì)針加在PN結(jié)上。這樣，可以獲得很靈敏的換能作用。但它因結(jié)構(gòu)上的困難還只用于應(yīng)變計(jì)。
[0004]激光換能器和光導(dǎo)纖維換能器是新出現(xiàn)的兩種換能器。它們是應(yīng)用光干涉儀的原理或光強(qiáng)度調(diào)制的方法制成的。有一種光調(diào)制的方法是利用聲光作用，使光束通過聲光作用元件，光束在聲場(chǎng)的作用下經(jīng)受調(diào)制；另有一種方法是讓光束通過光導(dǎo)纖維射到振動(dòng)靶上，使反射光束受到調(diào)制，其強(qiáng)度與振動(dòng)靶的位移成正比，受調(diào)制的光束再轉(zhuǎn)換成電輸出。
[0005]需要指出的，現(xiàn)階段機(jī)器人技術(shù)中，往往是使用指向性較強(qiáng)的麥克風(fēng)作為聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能裝置，在收音角度內(nèi)可以獲得高信噪比的聲音信號(hào)。但現(xiàn)有技術(shù)中也缺乏低成本的小型化高指向性麥克風(fēng)。同時(shí)擬人機(jī)器人的頭部曲度變化劇烈，也不適合無限制地增加高指向性麥克風(fēng)數(shù)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，解決無法在擬人機(jī)器人頭部合理布設(shè)高指向性麥克風(fēng)的技術(shù)問題。
[0007]本實(shí)用新型的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，包括聲電換能單元，所述聲電換能單元包括電容的外側(cè)電極和內(nèi)側(cè)電極，導(dǎo)電油墨涂覆在柔性電絕緣材料上形成外側(cè)電極，導(dǎo)電油墨涂覆在彈性電絕緣材料上形成內(nèi)側(cè)電極，柔性電絕緣材料的彈性大于彈性電絕緣材料的彈性。
[0008]在平行設(shè)置的柔性電絕緣材料和彈性電絕緣材料的相鄰表面，外側(cè)電極間隔排列在柔性電絕緣材料上，相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極以相同間隔排列方式排列在彈性電絕緣材料上，相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極和外側(cè)電極間由片狀或纖維狀電絕緣材料支撐連接。
[0009]透過彈性電絕緣材料，每個(gè)內(nèi)側(cè)電極通過一根低阻抗信號(hào)線16連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，透過柔性電絕緣材料，外側(cè)電極分別通過低阻抗信號(hào)線連接至接地點(diǎn)。
[0010]所述內(nèi)側(cè)電極連接的低阻抗信號(hào)線，以及外側(cè)電極連接的低阻抗信號(hào)線采用印刷電路，在內(nèi)側(cè)電極間和在外側(cè)電極間形成無交叉布線。
[0011]還包括信號(hào)放大器和DSP芯片，其中:
[0012]模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，用于將各持續(xù)變化量信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成連續(xù)的聲音數(shù)據(jù)流；
[0013]信號(hào)放大器，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流的電平放大并輸出；
[0014]DSP芯片，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流進(jìn)行時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換，形成供后續(xù)處理器處理的聲壓壓強(qiáng)分布數(shù)據(jù)。
[0015]還包括靜電發(fā)生器，用于向聲電換能單元發(fā)送瞬時(shí)高電平信號(hào)。
[0016]本實(shí)用新型的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，可以實(shí)現(xiàn)在平行的兩層不同彈性的絕緣材料上形成微小的聲電換能單元，利用兩層不同柔性的材料，一層用于與機(jī)器人體表進(jìn)行曲度貼合，另一層用于反饋聲壓變化。密集的聲電換能單元可以精確地反應(yīng)聲源在機(jī)器人體表不同位置的差異，進(jìn)而經(jīng)過后續(xù)的數(shù)據(jù)處理獲得定位和語音的分析結(jié)果。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型用于機(jī)器人的定向傳聲裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型用于機(jī)器人的定向傳聲裝置的麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示，本實(shí)施例的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置包括若干聲電換能單元01、模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置02、信號(hào)放大器03和DSP芯片04，其中:
[0021 ]聲電換能單元01，用于將聲源產(chǎn)生的聲壓轉(zhuǎn)換為電容的持續(xù)變化信號(hào)；
[0022]模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置02，用于將各持續(xù)變化量信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成連續(xù)的聲音數(shù)據(jù)流；
[0023]信號(hào)放大器03，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流的電平放大并輸出；
[0024]DSP芯片04，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流進(jìn)行時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換，形成供后續(xù)處理器處理的聲壓壓強(qiáng)分布數(shù)據(jù)。
[0025]本實(shí)施例可以將同一聲源對(duì)預(yù)置排列的眾多聲電換能單元01產(chǎn)生的細(xì)微信號(hào)差別進(jìn)行相關(guān)性處理，形成具有聲源定位信息的特征數(shù)據(jù)，后續(xù)處理器據(jù)此可以完成同一聲源聲音的定位和信號(hào)增強(qiáng)，使得后續(xù)處理器可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別和所處空間的全方位收音和空間定位。
[0026]為了改善在持續(xù)變化信號(hào)的采集過程中，聲電換能單元01的預(yù)置位置受機(jī)器人擬人表情及交互動(dòng)作的影響發(fā)生的可濾除的趨勢(shì)性變化帶來的電位漂移，本實(shí)施例還包括靜電發(fā)生器05，用于向全部聲電換能單元01發(fā)送瞬時(shí)高電平信號(hào)，改善聲電換能單元01中的初始電荷保有規(guī)模。
[0027]如圖2所示，聲電換能單元01包括電容的外側(cè)電極11和內(nèi)側(cè)電極12，外側(cè)電極11與內(nèi)側(cè)電極12之間通過電絕緣材料15支撐。
[0028]導(dǎo)電油墨涂層(涂覆)在柔性電絕緣材料13上制成電容兩極中的外側(cè)電極11，導(dǎo)電油墨涂層(涂覆)在彈性電絕緣材料14上制成電容兩極中的內(nèi)側(cè)電極12，柔性電絕緣材料的彈性大于彈性電絕緣材料的彈性。
[0029]平行設(shè)置柔性電絕緣材料(薄膜)和彈性電絕緣材料(薄膜)，在柔性電絕緣材料薄膜和彈性電絕緣材料薄膜的相鄰表面，外側(cè)電極11間隔排列在柔性電絕緣材料薄膜上，相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極12以相同間隔排列方式排列在彈性電絕緣材料薄膜上。相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極12和外側(cè)電極11間由片狀或纖維狀電絕緣材料支撐連接。
[0030]透過彈性電絕緣材料薄膜，每個(gè)內(nèi)側(cè)電極12通過一根低阻抗信號(hào)線16連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置02，透過柔性電絕緣材料薄膜，外側(cè)電極11分別通過低阻抗信號(hào)線連接至接地點(diǎn)。
[0031]本實(shí)施例排列結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在平行的兩層不同彈性的絕緣材料上形成微小的聲電換能單元01，利用兩層不同柔性的材料，一層用于與機(jī)器人體表進(jìn)行曲度貼合，另一層用于反饋聲壓變化。密集的聲電換能單元01可以精確地反應(yīng)聲源在機(jī)器人體表不同位置的差異，進(jìn)而經(jīng)過后續(xù)的數(shù)據(jù)處理獲得定位和語音的分析結(jié)果。電絕緣材料15可以有效地保證在出現(xiàn)抻拉后回彈，保持兩層材料不會(huì)分離，造成破壞電氣特性。
[0032]進(jìn)一步的，內(nèi)側(cè)電極12連接的低阻抗信號(hào)線，以及外側(cè)電極11連接的低阻抗信號(hào)線采用印刷電路，在內(nèi)側(cè)電極12間或在外側(cè)電極11間形成無交叉布線。
[0033]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，包括聲電換能單元(Ol)，其特征在于:所述聲電換能單元(01)包括電容的外側(cè)電極(11)和內(nèi)側(cè)電極(12)，導(dǎo)電油墨涂覆在柔性電絕緣材料(13)上形成外側(cè)電極(11)，導(dǎo)電油墨涂覆在彈性電絕緣材料(14)上形成內(nèi)側(cè)電極(12)，柔性電絕緣材料的彈性大于彈性電絕緣材料的彈性。2.如權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，其特征在于:在平行設(shè)置的柔性電絕緣材料和彈性電絕緣材料的相鄰表面，外側(cè)電極(11)間隔排列在柔性電絕緣材料上，相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極(12)以相同間隔排列方式排列在彈性電絕緣材料上，相應(yīng)的內(nèi)側(cè)電極(12)和外側(cè)電極(11)間由片狀或纖維狀電絕緣材料支撐連接。3.如權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，其特征在于:透過彈性電絕緣材料，每個(gè)內(nèi)側(cè)電極(12)通過一根低阻抗信號(hào)線16連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置(02)，透過柔性電絕緣材料，外側(cè)電極(11)分別通過低阻抗信號(hào)線連接至接地點(diǎn)。4.如權(quán)利要求3所述的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，其特征在于:所述內(nèi)側(cè)電極(12)連接的低阻抗信號(hào)線，以及外側(cè)電極(11)連接的低阻抗信號(hào)線采用印刷電路，在內(nèi)側(cè)電極(12)間和在外側(cè)電極(11)間形成無交叉布線。5.如權(quán)利要求1至4任一所述的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，其特征在于:還包括信號(hào)放大器(03)和DSP芯片(04)，其中: 模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置(02)，用于將各持續(xù)變化量信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換形成連續(xù)的聲音數(shù)據(jù)流； 信號(hào)放大器(03)，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流的電平放大并輸出； DSP芯片(04)，用于將輸入的聲音數(shù)據(jù)流進(jìn)行時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換，形成供后續(xù)處理器處理的聲壓壓強(qiáng)分布數(shù)據(jù)。6.如權(quán)利要求5所述的用于機(jī)器人的定向傳聲裝置，其特征在于:還包括靜電發(fā)生器(05)，用于向聲電換能單元(01)發(fā)送瞬時(shí)高電平信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04R5/027GK205584472SQ201620366196
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】于紅昶
【申請(qǐng)人】小煷伴（深圳）智能科技有限公司