濱州學院航空工程學院　魏書偉　高　坤

?

一種智能語音控制電動輪椅設計

濱州學院航空工程學院魏書偉高坤

【摘要】本系統(tǒng)是利用LD3320非特定人語音識別技術，與六自由度三維旋轉機械手臂相結合設計。該設計的主要功能為系統(tǒng)能按照非特定人的語音命令完成指定動作，當老年人或殘疾人發(fā)出前進、后退、左轉、右轉等命令時，機器人可以在無固定路線的環(huán)境中自由巡航，無需特定地圖和各種避障傳感器；人性化設計，簡便靈巧，符合家庭使用。

【關鍵詞】LD3320；非特定人；語音識別；NRF24L01；機械臂

1　引言

隨著社會老齡化問題加劇，喪失運動能力的殘障群體數(shù)量也越來越龐大，全天照顧無疑會給家庭帶來精神和經(jīng)濟的雙重負擔。低成本助老助殘智能工具的研發(fā)成為新的社會需求?？紤]到現(xiàn)有的智能輪椅、智能護理床等產(chǎn)品都是采用手柄控制，而有些殘障人群不能使用按鈕或手柄的問題，語音識別技術成為解決該問題的首選。

本文采用單片機作為主控制系統(tǒng)， LD3320非特定人語音識別模塊是一款集成度較高的語音識別處理器，高度集成的內部結構與MIC接口等外部電路的結合，為本設計提供了良好的硬件基礎；六自由度三維旋轉機械臂的設計更是符合人性化需求，使系統(tǒng)設計的優(yōu)點更為突出。

2　智能語音控制電動輪椅工作原理與設計

2.1智能語音控制電動輪椅結構

該設計的主要功能為系統(tǒng)能按照非特定人的語音命令完成指定動作，當老年人或殘疾人發(fā)出前進、后退、左拐、右拐等命令時，機器人可以在無固定路線的環(huán)境中自由巡航，到達指定地點時，機械人將根據(jù)命令完成抓取所需物品，直至送回主人指定地點并按指令放下。無需特定地圖和各種避障傳感器；人性化設計，簡便靈巧，適合家庭環(huán)境使用。

2.2智能語音控制電動輪椅系統(tǒng)框圖

圖1為系統(tǒng)框圖，本文中將基于該系統(tǒng)框圖來完成系統(tǒng)設計。

圖1　系統(tǒng)框圖

3　智能語音控制電動輪椅系統(tǒng)軟件設計

在軟件設計中，根據(jù)做出的硬件電路圖編寫流程圖，首先單片機進行初始化，單片機讀取NRF24L01無線傳輸模塊傳送的語音數(shù)據(jù)，單片機進行數(shù)據(jù)分析并將數(shù)據(jù)輸出，舵機接收單片機命令并執(zhí)行。系統(tǒng)的主程序框圖如圖2所示。

圖2　主程序流程圖

4　結論

本文以單片機為控制核心，實現(xiàn)對智能語音控制電動輪椅系統(tǒng)的控制，成功地實現(xiàn)了以下功能：與一般的語音識別系統(tǒng)相比基于LD3320的智能語音識別系統(tǒng)具有結構簡單、功能可靠、性價比高以及系統(tǒng)可以動態(tài)編輯識別列表等顯著優(yōu)點。且該系統(tǒng)中的獨立語音識別模塊可以由大部分核心處理器所控制，具有很強的移植性，有很高的借鑒價值，因此其應用的范圍幾乎可以滿足所有需要語音識別/聲控的電子產(chǎn)品的需求，有廣泛的市場應用前景。

參考文獻

[1]劉玄和,宋庭新.語音識別與控制應用技術[M].北京:科學出版社,2008:7-8.

[2]徐方,張希偉,杜振軍.我國家庭服務機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調研報告[J].機器人技術與應用,2009(2):14-19.

[3]何立民.單片機高級教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007:20-22.

[4]HONG Qing-yang,ZHANG Cai-hong,CHEN Xiao-yang,et al.Embedded speech recongnition system for intelligent robot[J].IEEE,2007,16(9):35-38.

[5]RABINER L R,JUANG B H.Fundamentals of speech recongnition [M].Englewood Cliffs:Prentice-Hall,1993(2):9-11.

[6]張崇,于曉琳,劉建平.單片2.4GHz無線收發(fā)一體芯片nRF2401及其應用[J].國外電子元器件,2004(6):34-36.

[7]張晨燕,孫成立.非特定人孤立詞語語音識別系統(tǒng)的片上實現(xiàn)[J].計算機工程與應用,2007(13):194-196.

基金項目：國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（201510449009）。