一种语音交互式智能安全帽论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种语音交互式智能安全帽，其特点是安全帽的本体上设有语音交互模块、传感器模块和单板计算机及通讯模块，所述语音交互模块由语音采集处理芯片与麦克风、耳机组成；所述传感器模块由粉尘浓度传感器、VOC有害气体浓度传感器、温湿度传感器、摄像头和深度相机组成；所述单板计算机及通讯模块为基于ARM处理器的计算机系统，将其与监控平台连接，实现不同应用场景的施工现场管理。本实用新型与现有技术相比具有结构简单，体积小，便于设置在安全帽上，尤其方便现场施工人员随身携带和使用，可应用于工厂的生产单元人机协同作业以及生产线节点管控、HSE管理等应用场景，提高生产、管理的效率。

主设计要求

1.一种语音交互式智能安全帽，其特征在于该智能安全帽的本体（4）上设有与单板计算机及通讯模块（3）连接的语音交互模块（1）和传感器模块（2），单板计算机及通讯模块（3）将传感器模块（2）采集的数据，以及语音交互模块（1）的合成信息处理后接入监控平台，实现不同应用场景的施工现场管理，所述语音交互模块（1）由语音采集处理芯片（11）连接的麦克风（12）、耳机（13）组成；所述传感器模块（2）由粉尘浓度传感器（21）、VOC有害气体浓度传感器（22）、温湿度传感器（23）、摄像头（24）和深度相机（25）组成。

设计方案

2.根据权利要求1所述语音交互式智能安全帽，其特征在于所述本体（4）包括：帽壳（41）、帽衬（42）、下颌带（43）、辐射屏蔽层（44）以及智能硬件的安装空间（45）。

3.根据权利要求1所述语音交互式智能安全帽，其特征在于所述单板计算机及通讯模块（3）包括CPU（31）、内存（32）、板载存储（33）、操作系统（38）以及视频输入接口（34）、音源输入输出接口（35）、无线网卡（39）、4G\/5G通讯接口（40）以及电源电池（36）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及语音识别及交互技术领域，具体地说是一种语音交互式智能安全帽。

背景技术

安全帽是对人体头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起防护作用的帽子，是工业企业安全生产必备的劳防用品，由于传统的安全帽面临功能单一、技术含量不高。现在也开发了一些智能安全帽，如专利号：CN201610592753.5一种多功能安全帽、CN201610620893.9一种智能安全帽、CN201721841055.0一种智能安全帽、CN201810533842.1一种智能安全帽及其进行安全管理的方法。

上述智能安全帽都是针对HSE管理开发实时监控产品开发智能安全帽，但对安全帽作为穿戴式语音交互设备参与生产制造环节，缺少相应的针对性研究开发。语音交互是一种高效的人机交互方式，当前人工智能深度学习技术的发展，推动了语音识别技术迈向了商业化的初级阶段，各大信息公司的语音识别技术已经可以满足特定场景的使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种施工安全监控装置，采用语音合成信息和ROS网络技术，将语音交互模块设置在安全帽上，应用于生产单元的人机协同作业、以及生产线节点管控、HSE管理等应用场景，使用方便，管理成本低，管控质量高，大大提高了生产和管理效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种语音交互式智能安全帽，其特点是该智能安全帽的本体上设有与单板计算机及通讯模块连接的语音交互模块和传感器模块，单板计算机及通讯模块将传感器模块采集的数据，以及语音交互模块的合成信息处理后接入监控平台，实现不同应用场景的施工现场管理，所述语音交互模块由语音采集处理芯片和外设的麦克风、耳机组成；所述传感器模块由粉尘浓度传感器、VOC有害气体浓度传感器、温湿度传感器、摄像头和深度相机组成。

所述本体包括：帽壳、帽衬、下颌带、辐射屏蔽层以及智能硬件的安装空间。

所述单板计算机及通讯模块包括CPU、内存、板载存储、操作系统以及视频输入接口、音源输入输出接口、无线网卡、4G\/5G通讯接口以及电源电池。

所述单板计算机及通讯模块为基于ARM处理器的计算机系统，将其与监控平台连接，可实现不同场景的应用。

所述语音交互模块内置语音识别、自然语言及语音合成程序。

本实用新型与现有技术相比具有结构简单，体积小，便于设置在安全帽上，尤其方便现场施工人员随身携带和使用，可应用于工厂的生产单元人机协同作业以及生产线节点管控、HSE管理等应用场景，提高生产、管理的效率。

附图说明

图1本实用新型结构示意图；

图2为语音交互模块结构示意图；

图3为传感器模块结构示意图；

图4为单板计算机及通讯模块结构示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本实用新型由设置在本体4上的语音交互模块1、传感器模块2和单板计算机及通讯模块3组成，所述单板计算机及通讯模块3分别与语音交互模块1和传感器模块2连接，单板计算机及通讯模块3将传感器模块2采集的数据，以及语音交互模块1的合成信息处理后接入监控平台，实现不同应用场景的施工现场管理；所述本体4包括帽壳41、帽衬42、下颌带43、辐射屏蔽层44以及智能硬件的安装空间45；所述安装空间45可容纳及安装语音交互模块1、传感器模块2和单板计算机及通讯模块3；所述辐射屏蔽层44是采用金属网格进行电子辐射的屏蔽和防护，降低无线网卡39以及通讯模块辐射强度至安全水平。

参阅附图2，所述语音交互模块1由语音采集处理芯片11和外设的麦克风12、耳机13组成；所述语音交互模块1内置语音识别、自然语言及语音合成程序，可选择科大讯飞、阿里云、百度语音等云计算平台或由它们提供的离线SDK进行开发；所述语音采集处理芯片11采用集成MCU、WiFi、功放芯片和电源的MXPVT-VBS7100芯片，预留麦克风12、耳机13、电池等接口，语音交互模块1将采集的语音经识别、合成后接入单板计算机及通讯模块3进行数据处理。

参阅附图3，所述传感器模块2由粉尘浓度传感器21、VOC有害气体浓度传感器22、温湿度传感器23、摄像头24和深度相机25组成；所述传感器模块2将采集的粉尘、有害气体、温湿度，以及视频数据接入单板计算机及通讯模块3进行数据处理。

参阅附图4，所述单板计算机及通讯模块3为基于ARM处理器的计算机系统，将其与监控平台连接，实现不同应用场景的施工现场管理；所述单板计算机及通讯模块3包括CPU31、内存32、板载存储33、操作系统38以及视频输入接口34、音源输入输出接口35、无线网卡39、4G\/5G通讯接口40以及电源电池36；所述单板计算机的硬件可以选择Raspberryzero w、Arduino Nano等电子产品的组合，其操作系统可选择Linux ARM发行版，如UbuntuMate或Raspberry，然后在Linux ARM系统上安装ROS机器人操作系统作为智能安全帽的软件运行平台。

通过以下具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

本实用新型与监控平台连接，可实现HSE管理功能，在突发情况下通过语音方式对车间内的公用动力开关进行紧急关停，还可以作为一个监控终端，对车间内的环境检测，并进行预警。

实施例2

将本实用新型与监控平台连接，实现生产辅助功能，可以通过语音直接控制辅助功能的开启和关闭。此外，在需要进行远程通信时，可以通过语音直接选择通话对象，在需要进行远程生产工艺辅助诊断时，可以通过语音打开摄像头，远程提供现场实时视频给远程专家团队。

实施例3

将本实用新型与监控平台连接，实现生产单元交互控制，安全帽通过语音方式实现生产加工过程中的人机协作，工人可以通过语音控制起重机吊运工件，同时语音控制加工设备夹紧工件并输入加工参数，这样一个人可以发挥三个人的功效。

实施例4

将本实用新型与监控平台连接，实现自动化生产线上的节点控制，使工人在线上通过语音方式实现工件到位，工艺参数的选取，防呆防错，质量检测、流向判断等交互功能，在不影响生产线整体产能的前提下大大降低生产线的开发难度和成本。

以上只是对本实用新型作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

设计图

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