一种基于计算机控制的人机交互装置

1.本发明涉及人机交互装置技术领域，具体为一种基于计算机控制的人机交互装置。


背景技术：

2.人机交互是指人与计算机之间进行信息交换和沟通的过程，它是计算机科学、心理学、工程学等多个学科的交叉领域。在演讲或者公开发言等场合，人们通常需要使用话筒来放大声音。传统的话筒在使用时，需要发言者自行准备发言稿，并进行发言；
3.此类发言方式容易导致用户看不清文字内容或者视觉疲劳，影响视觉效果和舒适度，且容易转移注意力；也容易导致用户错过或者重复某些信息，影响演讲效率和流畅度。
4.为此我们提出一种基于计算机控制的人机交互装置，用以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于计算机控制的人机交互装置，具备自适应调节提词器字母大小的优点，解决了背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于计算机控制的人机交互装置，包括基于计算机控制动态显示文字内容大小的题词显示屏，包括话筒以及对话筒进行支撑的支架，所述支架的底部固定连接有固定在桌面上的支撑座，所述题词显示屏固定在同步环上，所述题词显示屏上还设有对用户进行视觉观察的摄像头，所述同步环上远离话筒的一侧方设有固定在支架顶部的固定盘，所述固定盘上靠近话筒的一侧固定连接有底座一和底座二，所述底座一和底座二的延长线相交于固定盘的轴线上且相互垂直，所述底座一和底座二内均设有与同步环表面固定连接的转动组件，所述话筒上设有与同步环同步转动的支撑组件。
7.优选的，所述支撑组件包括固定在话筒外轮廓上的底盘，所述底盘的弧形轮廓上固定连接有两个对称的延伸臂，所述延伸臂朝向固定盘的一侧固定连接有活动插杆，所述活动插杆轴向贯穿同步环并与同步环滑动连接。
8.优选的，所述转动组件包括定轴转动在其内壁上由动力机构带动转动的轴一，所述轴一被贯穿并固定连接有转动盒，所述转动盒的内壁固定连接有轴二，所述轴二贯穿并定轴转动连接有传动杆，所述传动杆上靠近同步环的一端传动连接有固定在同步环上的另一个底座一；
9.所述底座二上传动杆靠近同步环的一端传动连接有固定在同步环上的另一个底座二。
10.优选的，所述同步环和固定盘的相对面之间固定连接有与底座二以及其上传动杆成镜像对称的两个底座三，两个底座三之间传动连接有传动组件二，所述传动组件二与转动组件一一对应且相同。
11.优选的，所述动力机构包括固定在底座一和底座二表面并与底座一和底座二上轴
一轴向设置的密封壳，所述密封壳的内壁固定连接有弧形电磁铁模组，所述弧形电磁铁模组包括在密封壳内壁呈非完全环形排列的电磁铁单元，所述轴一上靠近端部的表面贯穿密封壳并延伸至密封壳内，所述密封壳的外轮廓上固定连接有与电磁铁单元磁吸配合的磁吸金属块。
12.优选的，所述密封壳内弧形电磁铁模组的弧长所对应的圆心角为一百八十度，对应用户左右摇头或是俯仰抬头的最大角度。
13.优选的，所述话筒上设有对空间音频进行精准监控的声音传感器，所述声音传感器的数量为二十个，且二十个声音传感器在底盘上均匀分布，处于底盘顶部和底部的上下各五个声音传感器与底座二上密封壳内的电磁铁单元一一对应且电性连接。
14.优选的，所述底盘和固定盘的相对面固定连接有两个对称的底座四，两个所述底座四上传动连接有与转动组件相同且一一对应的传动组件三，所述传动组件三内的传动杆被贯穿并轴向固定连接有由基于计算机控制的电动推杆。
15.优选的，底盘和固定盘的相对面上固定连接有套在底座四外轮廓周围的复位弹簧
16.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
17.1、基于计算机的人机交互，本发明可以适应不同的场合和环境，根据用户与装置的距离和角度自动调节字体大小，根据用户所读出的内容自动控制文字内容的滚动速度，实现智能化和人性化的设计；
18.2、本发明提供了一种人机交互装置，它可以让用户在演讲时看到动态调整的文字内容，并且可以让话筒随着用户的动作而转动，提高拾音效果；避免使用多个话筒或者频繁切换话筒的麻烦，提高话筒的使用寿命和稳定性。
附图说明
19.图1为本发明装置整体的立体图；
20.图2为本发明底盘的立体图；
21.图3为本发明图1中a处结构的放大图；
22.图4为本发明图1中b处结构的放大图；
23.图5为本发明密封壳的轴向剖视图；
24.图6为本发明声音传感器的立体图；
25.图7为本发明同步环的立体图；
26.图8为本发明转动盒的立体图。
27.图中：1、话筒；2、支架；201、支撑座；3、题词显示屏；4、同步环；5、摄像头；6、固定盘；7、底座一；8、底座二；9、转动组件；10、支撑组件；11、底盘；12、延伸臂；13、活动插杆；14、轴一；15、转动盒；16、轴二；17、传动杆；19、底座三；20、传动组件二；21、密封壳；22、电磁铁单元；23、磁吸金属块；24、声音传感器；25、底座四；26、传动组件三；27、电动推杆；28、复位弹簧。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一，本发明提供一种技术方案：一种基于计算机控制的人机交互装置，包括基于计算机控制动态显示文字内容大小的题词显示屏3，包括话筒1以及对话筒1进行支撑的支架2，所述支架2的底部固定连接有固定在桌面上的支撑座201，所述题词显示屏3固定在同步环4上，所述题词显示屏3上还设有对用户进行视觉观察的摄像头5，所述同步环4上远离话筒1的一侧方设有固定在支架2顶部的固定盘6，所述固定盘6上靠近话筒1的一侧固定连接有底座一7和底座二8，所述底座一7和底座二8的延长线相交于固定盘6的轴线上且相互垂直，所述底座一7和底座二8内均设有与同步环4表面固定连接的转动组件9，所述话筒1上设有与同步环4同步转动的支撑组件10。
30.通过话筒1对用户演讲发言的语言内容进行拾音转换成电信号，通过放大器和音箱放大声音；
31.通过支架2和题词显示屏3将装置整体固定在桌面或演讲台上，通过同步环4和支撑组件10的配合对话筒1进行固定支撑，在驱动同步环4转动后，经支撑组件10的传动，使得话筒1随之转动，提高拾音的效果和灵活性，避免固定在一个位置而导致的声音单调或失真，增加录音的动态感和立体感；减少话筒的数量和切换的麻烦，节省成本和空间。
32.通过摄像头5进行测距，这是指利用摄像头获取物体与话筒1之间的距离信息。原理是利用相似三角形或者投影变换等几何关系，根据物体在图像上的大小或位置变化，推算出用户与话筒1的距离；计算机通过摄像头5捕捉到用户的视线方向和距离，根据用户与题词显示屏3的距离和角度，计算机自动计算出合适的文字内容大小，并通过数据线发送给题词显示屏3，从而实现题词显示屏3基于计算机控制动态显示文字内容大小的功能。
33.在判断出距离之后，在题词显示屏3上通过计算机持续自动、对应调整字体的大小，使得用户能够在不同距离下，均能清楚获知题词显示屏3上所展示的内容；
34.同时根据用户所读出的内容，经计算机交互获知，并实时控制题词显示屏3上内容的滚动速度；
35.上述内容为本领域技术人员所熟知的现有技术，在本方案中仅作介绍；
36.通过固定盘6、底座一7、底座二8和转动组件9的配合，实现对同步环4的动态支撑，能够实现与用户嘴部的随动操作，以达到更佳的拾音质量。
37.进一步的，所述支撑组件10包括固定在话筒1外轮廓上的底盘11，所述底盘11的弧形轮廓上固定连接有两个对称的延伸臂12，所述延伸臂12朝向固定盘6的一侧固定连接有活动插杆13，所述活动插杆13轴向贯穿同步环4并与同步环4滑动连接。
38.参考图1和图2，通过活动插杆13在同步环4上的轴向移动，经由延伸臂12和底盘11的传动，实现话筒1的轴向移动，进一步的辅助话筒1能够更加准确的与用户的嘴部进行随动操作。
39.实施例二，所述转动组件9包括定轴转动在其内壁上由动力机构带动转动的轴一14，所述轴一14被贯穿并固定连接有转动盒15，所述转动盒15的内壁固定连接有轴二16，所述轴二16贯穿并定轴转动连接有传动杆17，所述传动杆17上靠近同步环4的一端传动连接有固定在同步环4上的另一个底座一7；
40.所述底座二8上传动杆17靠近同步环4的一端传动连接有固定在同步环4上的另一
个底座二8。
41.实施例二的工作原理：
42.参考图1、图2、图3和图4；
43.通过动力机构带动轴一14在底座一7内的定轴转动，该定轴转动的方向如图3中箭头c所示，而轴二16通过传动杆17会在转动盒15内进行箭头d所示方向上的转动；
44.箭头c和箭头d在立体空间中相互垂直；
45.经由转动盒15、轴二16、传动杆17的配合，使得同步环4最终能够在箭头c的方向上进行转动，从整体的效果上看，实现了同步环4、话筒1在水平方向上的转动，当用户左右扭头时，通过该随动方式，能够快速追踪用户嘴部在水平方向上的动态变化。通过箭头d方向上的转动，不干扰话筒1在竖直方向上的运动；
46.而与底座一7在延长线上相互垂直的底座二8，其上轴一14的转动箭头为e，箭头e与箭头c所示方向在空间中相互垂直，且箭头e与箭头d相互平行，则通过底座二8上转动盒15、轴二16、传动杆17的配合，使得同步环4能够带着话筒1在竖直方向上进行转动；当用户通过话筒1发言时、演讲时，出现低头或是抬头的动作时，话筒1能够快速地进行上下摆动，进而完成在竖直空间内的随转操作；
47.其中通过上述内容中两个传动杆17端部上两个底座二8和两个底座一7的设置，使得固定盘6和同步环4之间的转动会更加灵活，不易出现运动限制。
48.进一步的，所述同步环4和固定盘6的相对面之间固定连接有与底座二8以及其上传动杆17成镜像对称的两个底座三19，两个底座三19之间传动连接有传动组件二20，所述传动组件二20与转动组件9一一对应且相同。
49.通过同步环4和固定盘6的相对面间两个底座一7、底座二8、底座三19以及其内转动组件9和传动组件二20的设置，使得同步环4和固定盘6之间的传动连接更加稳定、三点对称，支撑强度更高。
50.实施例三，与实施例二基本相同，进一步的是，所述动力机构包括固定在底座一7和底座二8表面并与底座一7和底座二8上轴一14轴向设置的密封壳21，所述密封壳21的内壁固定连接有弧形电磁铁模组，所述弧形电磁铁模组包括在密封壳21内壁呈非完全环形排列的电磁铁单元22，所述轴一14上靠近端部的表面贯穿密封壳21并延伸至密封壳21内，所述密封壳21的外轮廓上固定连接有与电磁铁单元22磁吸配合的磁吸金属块23。
51.参考图5，当密封壳21内壁上的电磁铁单元22接通电源后，会对金属产生磁性吸引，当密封壳21内壁上的电磁铁单元22依次接通电源而后断开后会使磁吸金属块23带着轴一14在密封壳21内进行转动，由此实现轴一14的转动，进而实现前文内容中描述的关于话筒1的随动效果；
52.进一步的，所述密封壳21内弧形电磁铁模组的弧长所对应的圆心角为一百八十度，对应用户左右摇头或是俯仰抬头的最大角度；
53.且用户的摇头和俯仰抬头都是线性操作不是隔空跳跃到另一点，而是规律的线性移动；
54.故弧形电磁铁模组上的磁吸金属块23也是依次接通电源，不会出现与当前磁吸金属块23所在位置间隔很远的电磁铁单元22突然接通电源致使磁吸金属块23无法正常完成转动操作。
55.实施例四，在实施例三的基础上，进一步的是：所述话筒1上设有对空间音频进行精准监控的声音传感器24，所述声音传感器24的数量为二十个，且二十个声音传感器24在底盘11上均匀分布，处于底盘11顶部和底部的上下各五个声音传感器24与底座二8上密封壳21内的电磁铁单元22一一对应且电性连接。
56.声音传感器24是用来将声音信号转换为电压信号的部件，可以选择驻极体电容传声器。
57.处于底盘11左右方向上的五个声音传感器24底座一7上电磁铁单元22一一对应且电性连接；
58.上述的底盘11通过声音的强度，当用户正对某一个底盘11时，该底盘11所接收的声音强度最大；该底盘11通过电路控制器对应的电磁铁单元22接通电源，该电磁铁单元22通电后，产生磁性吸引对磁吸金属块23进行吸引并使磁吸金属块23转动；
59.本方案中的磁吸金属块23与电磁铁单元22之间存在一定阻尼，在断电后也不会快速地因重力而发生快速复位；
60.本方案中声音传感器24与电磁铁单元22之间采用的电路是模拟电路，模拟电路是用来对声音信号进行放大、整形、比较和输出的部件，选择集成电路或者离散元件组成，开关是用来根据模拟电路的输出信号控制电磁铁的通断的部件，可以选择单向晶闸管或者继电器等；如果声音传感器和电磁铁单元的电性质不同，需要使用一些转换器或调节器来保证信号传输的正常；
61.进一步的是，所述底盘11和固定盘6的相对面固定连接有两个对称的底座四25，两个所述底座四25上传动连接有与转动组件9相同且一一对应的传动组件三26，所述传动组件三26内的传动杆17被贯穿并轴向固定连接有由基于计算机控制的电动推杆27。
62.参考图6，当用户的转动出现极端处时，话筒1的随转难以满足实际使用需求话筒1距离用户的嘴部仍有一段距离，此时，基于计算机的视觉收集信息，并通过电动推杆27的轴向移动，带动底盘11、话筒1在目标角度上的轴向移动，使得话筒1更靠近用户的嘴部，达到更佳的拾音效果。
63.进一步的，所述底盘11和固定盘6的相对面上固定连接有套在底座四25外轮廓周围的复位弹簧28。
64.通过复位弹簧28的设置，能够进一步地对底盘11以及话筒1进行弹性支撑，在用户停止发言之后，能够缓慢恢复至水平位置。
65.工作原理：该基于计算机控制的人机交互装置，使用时通过话筒1对用户演讲发言的语言内容进行拾音转换成电信号，通过放大器和音箱放大声音；
66.通过支架2和题词显示屏3将装置整体固定在桌面或演讲台上，通过同步环4和支撑组件10的配合对话筒1进行固定支撑，在驱动同步环4转动后，经支撑组件10的传动，使得话筒1随之转动，提高拾音的效果和灵活性，避免固定在一个位置而导致的声音单调或失真，增加录音的动态感和立体感；减少话筒的数量和切换的麻烦，节省成本和空间。
67.通过摄像头5进行测距，这是指利用摄像头获取物体与话筒1之间的距离信息。原理是利用相似三角形或者投影变换等几何关系，根据物体在图像上的大小或位置变化，推算出物体与话筒1的距离；计算机通过摄像头5捕捉到用户的视线方向和距离，根据用户与题词显示屏3的距离和角度，自动计算出合适的文字内容大小，并通过数据线发送给题词显
示屏3，从而实现题词显示屏3基于计算机控制动态显示文字内容大小的功能；在判断出距离之后，在题词显示屏3上通过计算机持续自动、对应调整字体的大小，使得用户能够在不同距离下，均能清楚获知题词显示屏3上所展示的内容；
68.同时根据用户所读出的内容，经计算机交互获知，并实时控制题词显示屏3上内容的滚动速度；通过固定盘6、底座一7、底座二8和转动组件9的配合，实现对同步环4的动态支撑，能够实现与用户嘴部的随动操作，以达到更佳的拾音质量。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于计算机控制的人机交互装置，包括基于计算机控制动态显示文字内容大小的题词显示屏(3)，其特征在于：包括话筒(1)以及对话筒(1)进行支撑的支架(2)，所述支架(2)的底部固定连接有固定在桌面上的支撑座(201)，所述题词显示屏(3)固定在同步环(4)上，所述题词显示屏(3)上还设有对用户进行视觉观察的摄像头(5)，所述同步环(4)上远离话筒(1)的一侧方设有固定在支架(2)顶部的固定盘(6)，所述固定盘(6)上靠近话筒(1)的一侧固定连接有底座一(7)和底座二(8)，所述底座一(7)和底座二(8)的延长线相交于固定盘(6)的轴线上且相互垂直，所述底座一(7)和底座二(8)内均设有与同步环(4)表面固定连接的转动组件(9)，所述话筒(1)上设有与同步环(4)同步转动的支撑组件(10)。2.根据权利要求1所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述支撑组件(10)包括固定在话筒(1)外轮廓上的底盘(11)，所述底盘(11)的弧形轮廓上固定连接有两个对称的延伸臂(12)，所述延伸臂(12)朝向固定盘(6)的一侧固定连接有活动插杆(13)，所述活动插杆(13)轴向贯穿同步环(4)并与同步环(4)滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述转动组件(9)包括定轴转动在其内壁上由动力机构带动转动的轴一(14)，所述轴一(14)被贯穿并固定连接有转动盒(15)，所述转动盒(15)的内壁固定连接有轴二(16)，所述轴二(16)贯穿并定轴转动连接有传动杆(17)，所述传动杆(17)上靠近同步环(4)的一端传动连接有固定在同步环(4)上的另一个底座一(7)；所述底座二(8)上传动杆(17)靠近同步环(4)的一端传动连接有固定在同步环(4)上的另一个底座二(8)。4.根据权利要求3所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述同步环(4)和固定盘(6)的相对面之间固定连接有与底座二(8)以及其上传动杆(17)成镜像对称的两个底座三(19)，两个底座三(19)之间传动连接有传动组件二(20)，所述传动组件二(20)与转动组件(9)一一对应且相同。5.根据权利要求4所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述动力机构包括固定在底座一(7)和底座二(8)表面并与底座一(7)和底座二(8)上轴一(14)轴向设置的密封壳(21)，所述密封壳(21)的内壁固定连接有弧形电磁铁模组，所述弧形电磁铁模组包括在密封壳(21)内壁呈非完全环形排列的电磁铁单元(22)，所述轴一(14)上靠近端部的表面贯穿密封壳(21)并延伸至密封壳(21)内，所述密封壳(21)的外轮廓上固定连接有与电磁铁单元(22)磁吸配合的磁吸金属块(23)。6.根据权利要求5所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述密封壳(21)内弧形电磁铁模组的弧长所对应的圆心角为一百八十度，对应用户左右摇头或是俯仰抬头的最大角度。7.根据权利要求6所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述话筒(1)上设有对空间音频进行精准监控的声音传感器(24)，所述声音传感器(24)的数量为二十个，且二十个声音传感器(24)在底盘(11)上均匀分布，处于底盘(11)顶部和底部的上下各五个声音传感器(24)与底座二(8)上密封壳(21)内的电磁铁单元(22)一一对应且电性连接。8.根据权利要求7所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述底盘(11)和固定盘(6)的相对面固定连接有两个对称的底座四(25)，两个所述底座四(25)上传
动连接有与转动组件(9)相同且一一对应的传动组件三(26)，所述传动组件三(26)内的传动杆(17)被贯穿并轴向固定连接有由基于计算机控制的电动推杆(27)。9.根据权利要求8所述的一种基于计算机控制的人机交互装置，其特征在于：所述底盘(11)和固定盘(6)的相对面上固定连接有套在底座四(25)外轮廓周围的复位弹簧(28)。

技术总结
本发明公开了一种基于计算机控制的人机交互装置，包括话筒以及对话筒进行支撑的支架，所述支架的底部固定连接有固定在桌面上的支撑座，所述题词显示屏的后侧设有同步环，所述题词显示屏固定在同步环上，所述题词显示屏上还设有对用户进行视觉观察的摄像头。本发明，基于计算机的人机交互，本发明可以适应不同的场合和环境，根据用户与装置的距离和角度自动调节字体大小，根据用户所读出的内容自动控制文字内容的滚动速度，实现智能化和人性化的设计；可以让用户在演讲时看到动态调整的文字内容，并且可以让话筒随着用户的动作而转动，提高拾音效果；避免使用多个话筒或者频繁切换话筒的麻烦，提高话筒的使用寿命和稳定性。性。性。


技术研发人员：刘晓 陈俊龙 张通 黄文豪
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/20