救援機(jī)器人內(nèi)的語音識別聽覺導(dǎo)航

伍玉 毛明海

摘要

語音識別的救援機(jī)器人聽覺導(dǎo)航系統(tǒng)，為救援工作提供了非常大的幫助作用，尤其是在火災(zāi)救援中，可彌補(bǔ)其它傳感器的缺陷。因此，本文針對語音識別的救援機(jī)器人聽覺導(dǎo)航方法做出了進(jìn)一步探究，希望救援機(jī)器人聽覺導(dǎo)航系統(tǒng)能夠在救援中發(fā)揮更大的價值作用。

【關(guān)鍵詞】語音識別 救援機(jī)器人 聽覺 導(dǎo)航

在有地震以及火災(zāi)發(fā)生之后，最迫切的任務(wù)便是在廢墟當(dāng)中進(jìn)行緊急搜救。其中，搜救的過程存在很多的危險(xiǎn)，為救援人員帶來了很大的阻礙和困難，妨礙了救援工作的快速進(jìn)展。但是，利用救援機(jī)器人，可幫助救援人員實(shí)施相關(guān)的搜救工作，起到的效果非常理想。

1語音識別模塊

例如：在救火的過程中，對于語音識別移動機(jī)器人識聽覺導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，會起到關(guān)鍵性的作用，火災(zāi)通常會發(fā)生在建筑物內(nèi)，因?yàn)閴w倒塌以及濃煙等因素，會對救援人員的工作造成很大的阻礙。盡管有救援機(jī)器人的幫助，但因?yàn)檫@些因素，機(jī)器人不能利用視覺傳感器，超聲波以及紅外線等傳感器對建筑物內(nèi)部的呼叫目標(biāo)進(jìn)行找尋。所以，通過語音識別當(dāng)中的聽覺導(dǎo)航技術(shù)，會幫助機(jī)器人找到呼叫的目標(biāo)，對救援工作起到的意義是十分重大的。聽覺傳感器的出現(xiàn)，將視覺傳感器等在現(xiàn)場不能穿透障礙物的局限性進(jìn)行了彌補(bǔ)和突破，在語音識別基礎(chǔ)之上的聽覺導(dǎo)航技術(shù)，又將語音識別技術(shù)加入了其中，這樣機(jī)器人只需要對特定聲音進(jìn)行追尋，例如：救命、help等詞語，便可對目標(biāo)進(jìn)行搜尋，對于其他的聲音不會有任何的反應(yīng)。

例如：創(chuàng)意之星的救援機(jī)器人內(nèi)部應(yīng)用了ARM10 MultiFlex2-PXA270控制卡當(dāng)中，有嵌入式語音識別功能技術(shù)。其中，需要在模塊屬性對話框當(dāng)中，添加救命、help等詞語的純文本格式，便可進(jìn)行對外界輸入源信號的識別和對比，如圖1所示。為了將識別的靈敏度進(jìn)行提升，在該系統(tǒng)當(dāng)中將助聽器設(shè)置在了麥克風(fēng)前端，這樣聲音的識別范圍便擴(kuò)大了很多，可達(dá)到lOm的范圍。

2聽覺導(dǎo)航模塊

在救援機(jī)器人當(dāng)中，如果只有語言識別輸入，并不能實(shí)現(xiàn)雙耳聽音以及辨別方向的能力，為了對這一問題進(jìn)行解決，可添加兩處麥克風(fēng)，這樣便可對聲源進(jìn)行定位，同時為了將定位的精準(zhǔn)程度進(jìn)行提升，可將膠質(zhì)的耳廓安裝在麥克風(fēng)的外部。

救援機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)部控制原理為：如右側(cè)有聲源聲音信號發(fā)出時，右側(cè)的麥克風(fēng)會比左側(cè)麥克風(fēng)距離聲源更近一些。因此，接收的信號會更強(qiáng)一些。之后，將聲音信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為電信號之后。便可得到聲強(qiáng)I2>I1。

因?yàn)镮2>I1，所以u2>U1，那么左邊電動機(jī)當(dāng)中的驅(qū)動電壓會大于右輪當(dāng)中的電動機(jī)驅(qū)動電壓，左輪向聲源進(jìn)行運(yùn)動的速度會更快一些，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人對聲源的導(dǎo)航以及轉(zhuǎn)向。如果機(jī)器人正對聲源進(jìn)行運(yùn)動，兩個麥克風(fēng)會一同接收到聲音信號，并且聲音的強(qiáng)度都是相同的，所以左右兩個輪子的驅(qū)動電壓便也相同，機(jī)器人會向正前方的目標(biāo)前進(jìn)。由于機(jī)器人可結(jié)合左右麥克風(fēng)接收到的信號強(qiáng)度差進(jìn)行移動，使得機(jī)器人可對自身的方向進(jìn)行實(shí)時控制。并且在前進(jìn)時會對移動方向進(jìn)行不斷的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了在聽覺導(dǎo)航控制技術(shù)上的方向控制，最終到達(dá)需要救援的目標(biāo)處。在運(yùn)動的過程當(dāng)中，如果由于回聲或者一些其他干擾因素，使得救援機(jī)器人的運(yùn)動方向產(chǎn)生了偏差，機(jī)器人會對方向進(jìn)行糾正。其原理為：在機(jī)器人行為控制方式執(zhí)行過程有些不穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，整體行為當(dāng)中的自適應(yīng)性特征是非常穩(wěn)定的。

3語音識別的聽覺導(dǎo)航

前向麥克風(fēng)當(dāng)中的語音識別技術(shù)，可對機(jī)器人針對走或者不走的問題進(jìn)行確定，在左右兩側(cè)麥克風(fēng)當(dāng)中會有定位導(dǎo)航系統(tǒng)，并且決定機(jī)器要追蹤的具體走向。

內(nèi)部系統(tǒng)的實(shí)際工作流程為：其一，會對左右兩個麥克風(fēng)的語音輸入進(jìn)行持續(xù)掃描。在對10次采樣的樣本平均值進(jìn)行分析之后，將其在兩個變量當(dāng)中進(jìn)行存儲。因?yàn)閷π盘栠M(jìn)行采樣的時間會特別短暫，并不會對語音信號識別功能造成任何的影響。如果語音信號是系統(tǒng)原本便設(shè)置好的詞語，那么在對左右傳聲器輸入信號的大小進(jìn)行判斷時，便會對機(jī)器人的移動路徑以及具體方向進(jìn)行確定。如果語音信號當(dāng)中的語音詞語并不是系統(tǒng)預(yù)設(shè)好的，那么系統(tǒng)便會繼續(xù)進(jìn)行掃描工作，等待有特定詞匯信號的輸入。

當(dāng)信號處于斷續(xù)進(jìn)行輸入的狀態(tài)時，聲音導(dǎo)航方向會向前進(jìn)行3S，之后便會停止，繼續(xù)對下一次的呼叫信號進(jìn)行掃描等待。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)一應(yīng)用的是90度的循聲導(dǎo)航控制實(shí)驗(yàn)，其聲源是利用手機(jī)發(fā)出的不間斷生源;實(shí)驗(yàn)二應(yīng)用的是180度的循聲導(dǎo)航控制實(shí)驗(yàn)，發(fā)出聲音的聲源為手機(jī)發(fā)出的斷續(xù)聲音。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，在語音識別技術(shù)基礎(chǔ)之上的救援機(jī)器人聽覺導(dǎo)航系統(tǒng)，針對發(fā)出的特定語言會立即進(jìn)行精準(zhǔn)的跟蹤和定位，救援效果十分理想，加之視覺傳感器以及接觸傳感器的配合，救援機(jī)器人的實(shí)用性得到了顯著的提升。

5結(jié)束語

總之，在各項(xiàng)工作中，對于救援機(jī)器人的應(yīng)用，會為相關(guān)的救援工作提供非常大的幫助作用。因此，對于語音識別的救援機(jī)器人聽覺導(dǎo)航技術(shù)，還要進(jìn)行進(jìn)一步的探究，以便最大程度的發(fā)揮出救援機(jī)器人的價值。

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