基于语音识别的轮椅机器人无线监控系统设计与关键技术

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本文档深入探讨了一种基于语音识别的轮椅机器人无线监控系统的研究。该系统将语音识别技术、图像识别技术以及短距离控制巧妙地融合在一起,旨在提升人机交互的便捷性和实用性。研究的核心内容分为三个部分: 首先,构建了一个硬件平台,采用上位机和下位机的设计构建无线语音识别监控系统。这个系统允许通过视频实时传输监控轮椅的运动状态和病人的状况,并且操作人员能够通过语音命令直接控制轮椅机器人执行预设任务,极大地提高了轮椅服务的自主性和远程操作能力。 第二部分,详细研究了语音识别的基本原理,特别是隐马尔可夫模型的语音识别算法。在平台上实现了一个基于隐马尔可夫模型的孤立词语音识别系统,涵盖了预处理、端点检测、特征参数提取和模式匹配等步骤。具体应用到汉语语音“到”的识别,实验结果显示,系统具有较高的识别率,约为%左右,这表明了其在实际应用中的有效性。 接着,文章介绍了基于图像的物体识别过程,包括图像预处理、分割、边缘提取以及通过坐标计算确定机器人位置,结合路径规划,使得机器人能够准确地沿着预设路线移动,实现基于标识物的导航功能。 最后,作者成功在平台和单片机系统上实现了轮椅机器人的无线语音识别监控系统,并编写了相关的软件程序。实验结果验证了该系统的识别性能和监控功能达到了预期标准,满足了实际应用的需求。 整个研究不仅具有理论研究价值,还具有明显的实践意义,为残疾人辅助设备的发展提供了新的思路和技术支持。关键词包括轮椅机器人、语音识别、隐马尔可夫模型和图像识别,这些技术的集成展示了未来智能健康监护设备的潜力。 在整个研究过程中,作者严格遵守学术诚信,确保论文的原创性和公正性,声明论文是个人在导师指导下独立完成的,没有抄袭他人成果,对于合作研究也给予了充分的引用和致谢。这篇学位论文体现了作者在语音识别和机器人技术领域的扎实研究和创新贡献。
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随着现代科技的发展,智能机器人已经成为机器人领域的一个研究热点,其中机器人语音识别技术近年来得到了国内外许多科研工作者的普遍重视。智能轮椅作为助老/助残智能服务机器人中的一个重要研究领域,在普通轮椅中加入语音识别技术,用语音来控制轮椅的各种运动给用户带来了极大的便利。 本文主要开发了一套智能轮椅语音识别与控制系统,并对语音识别算法展开研究,主要研究内容如下: 首先,设计了一种以SPCE061A单片机为语音信息处理器、以DSP2407A为驱动控制器的主从式智能轮椅语音驱动控制新方案,并介绍了系统的工作原理和各个硬件电路的功能。 其次,设计了智能轮椅语音识别与控制系统的硬件电路,主要包括:电源电路、电机驱动电路、模式切换开关及操纵杆电路、串口通信电路、电压检测电路等,搭建了一套完整的硬件系统。 接着,介绍了SPCE061A 单片机以及TMS320LF2407A DSP的软件开发环境、主程序流程图、子程序流程图、中断程序流程图等,并进行软件程序的编写。经过软件硬件联合调试,系统可以很好的实现语音或者手动控制电机的协调运转,并能通过液晶显示速度值和电池电量,达到了较好的控制效果。 最后,着重研究了语音识别的模糊支持向量机算法,并给出了语音识别系统的详细设计方案。将双超球隶属度函数法引入到模糊支持向量机的计算中,并进行了孤立词语音识别系统的matlab仿真实验。通过选取实验效果较好的线性核函数,将模糊支持向量机算法和DTW算法进行了实验对比,证明了模糊支持向量机算法在样本有限、噪声环境下可以达到较好的识别效果。 本文所设计的智能轮椅语音识别与控制系统在实验中取得了较好的效果,为将来开发更为复杂的智能轮椅奠定了良好的基础。基于模糊支持向量机算法的语音识别研究为智能轮椅在室外噪声环境下的语音识别提供了一种技术支持。