遨博协作机器人ROS开发 - 麦克风阵列语音模块ROS驱动

目录

一、简介

二、环境版本

三、学习目标

四、知识储备

五、任务实施

六、任务拓展

七、课堂小结

八、课后练习

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一、简介

大家好，欢迎关注遨博学院带来的系列技术分享文章（协作机器人ROS开发），在前面课程中我们讲解了Intel RealSense深度相机ROS驱动相关知识，接下来我们来学习机器感知中语音使用到的硬件（麦克风阵列语音模块）在ROS下的驱动。

麦克风阵列语音模块ROS驱动

二、环境版本

• 主机系统版本：Windwos10 64位
• 处理器型号：Intel-i7
• 虚拟机版本：VMware Workstation 16 Pro
• 虚拟机系统：Ubuntu 18.04.6 LTS
• ROS版本：Melodic

三、学习目标

四、知识储备

下面开始介绍本节内容的知识点：

首先学习什么是麦克风阵列（Microphone Array），从字面上，指的是麦克风的排列。也就是说由一定数目的声学传感器（一般是麦克风）组成，用来对声场的空间特性进行采样并处理的系统。

智能扬声器设计中使用的典型麦克风模式分为如下两种。环形阵列和线性阵列设计。区别如下。

 

麦克风阵列有以下功能特点。

人机交互过程中的噪声可以分为以下几类：回声，混响，干扰和背景噪声。

相应的麦克风阵列具备这样的功能：回声控制，回声消除，回声抑制；波束形成，声源定位，语音增强；去混响，干扰抑制，盲源分离；噪声控制，主动噪声控制，降噪。

 

 接下来认识麦克风阵列语音模块。

五、任务实施

1.安装ROS驱动程序。

将本课程中使用的驱动包拷贝至遨博学院ROS工作空间src目录并解压。使用rosdep命令安装缺失的依赖项。 

安装respeaker ROS python依赖包。 

之后执行如下命令，初始化工作空间并构建respeaker ROS功能包。

2.对语音模块提供外部设备许可。 

3.运行respeaker程序功能包。 

在第三个Tab页面，执行如下命令查看topic列表。

 可以通过rostopic echo命令查看主题实时输出信息。例如查看声源定位方向，执行如下命令。

其中声源定位角度定义如图所示。

也可以通过rostopic pub命令控制LED灯状态，例如在刚才第三个Tab页面执行如下命令。

六、任务拓展

尝试使用开放式嵌入式试听系统ODAS进行声源方位可视化查看

开源地址如下。 

七、课堂小结

下面我们进行课堂小结：

1.简述麦克风阵列语音模块ROS驱动中发布的主题名称及含义。

2.在使用ROS驱动功能包前，需确保声学算法相应参数初始化完毕，否则无法正常使用。

八、课后练习

1.在遨博学院ROS虚拟机环境下完成麦克风阵列语音模块ROS驱动的部署与测试。

2.学习语音编程相关python库（语音识别、语音合成、自然语言处理等）的使用，为后续编写ROS应用打下基础。

在接下来的ROS课程中，我们会讲解机器人手眼标定原理，欢迎持续关注。