智能轮椅语音识别与控制系统的研究与实现

摘要

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。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

Contents

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.3 本文的研究内容及工作安排

1.4 本章小结

第2章 智能轮椅语音识别与控制系统总体设计方案

2.1 智能轮椅的技术要求

2.2 智能轮椅总体设计

2.3 控制方案的选择

2.4 本章小结

第3章 智能轮椅语音识别与控制系统的硬件设计

3.1 主控芯片介绍

3.2 电机驱动电路设计

3.3 电源电路设计

3.4 音频电路设计

3.5 串口通信电路设计

3.6 外围辅助电路设计

3.7 本章小结

第4章 智能轮椅语音识别与控制系统的软件设计

4.1 单片机的软件设计

4.2 DSP处理器的软件设计

4.3 程序总体整合与调试

4.4 实验结果与分析

4.5 本章小结

第5章 智能轮椅语音识别原理、算法及实验

5.1 语音识别系统原理

5.2 语音信号的预处理

5.3 语音信号特征处理

5.4 语音识别算法

5.5 语音识别的模糊支持向量机算法

5.6 实验结果与分析

5.7 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果

致谢