?一、前言

??? 機器人是一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機，智能機器人則是一個在感知、思維、效應方面全面模擬人的機器系統（外形不一定像人）。在當前技術環境下，智能機器人一般都應包含人機交互、環境識別、核心計算、多功能本體等。

二、概述

??? 得益于Qualcomm 驍龍 410處理器的強大，我們可以嘗試基于Dragon Board 410c 去搭建一個機器人平臺。

??? 其中，由語音前端處理模塊構建人機語音交互場景。攝像頭和各類傳感器構成環境識別系統。核心計算則基于Dragon Board410c。多功能本體包含電機等機動構件，總體框圖如下：

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三、詳細說明

??? 本次內容將先介紹語音處理模塊。完整的語音處理系統如圖所示：

??? 模塊主要功能是完成4麥克風陣列、降噪、回聲消除、語音喚醒等語音前端處理，輸出降噪后的音頻信號、聲源角度數據、喚醒觸發信號、通訊等。

3.1 麥克風陣列

??? 麥克風陣列由4個φ9.5mm的ECM麥克風構成。

3.1.1 麥克風選型

??? 市場上常見麥克風有兩類：數字麥和模擬麥。

??? 數字麥采用MEMS技術，靈敏度高、體積小、耐高溫可過爐，但成本較高。模擬麥也就是ECM駐極體電容麥，靈敏度較差但成本較低。

??? 在此次機器人應用中，由于機器人頭部采用擬人化球面設計。數字麥只能貼片于PCB板上無法貼合內壁。所以選用傳統駐極體麥克風。

3.1.2 麥克風擺放

??? 依賴于音源定位算法的原因，麥克風整列擺放需滿足：直線排列，間距35mm，水平高度落差小于20mm，拾音面呈45度角斜向上。

3.2 回聲消除

??? 回聲消除的核心思想是將麥克風采集到的混合聲音（包括上位機播放的聲音、有效人聲、環境噪聲等）與參考信號（上位機播放的聲音）進行“減法”運算，消去或削弱參考信號。詳細參見“回聲消除原理框圖”（其中所有標注的信號均為模擬信號）。

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3.3 音源定位

??? 音源定位就是通過分析在不同位置上的麥克風所收到的信號來確定聲源的空間位置。主要有三種方法：基于最大輸出功率的可控波束形成技術，基于高分辨率譜估計的定位技術，基于到達時間差技術。

??? 本次選用的模組采用的是到達時間差技術，涉及算法專利，細節如圖所示：

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