[发明专利]基于Arduino控制板和语音识别模块的机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明主要属于语音识别和机器人学这两门学科领域，目的是通过语音识别模块辨识人的控制命令，再将语音识别模块与机器人的机械臂相连，从而实现语音控制机器人完成各种规划动作以及人与机器的相互交流。

背景技术

机器人学的研究广泛的涉及到机器视觉、人工智能、数字信号处理、通信理论、电子技术、计算机科学、模式识别等众多学科。机器人技术的发展将很大程度上帮助人类从繁重的体力劳动中解放出来。一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种机械反复的、有害身体健康和危险的生产作业。另一方面家用服务机器人将越来越多的进入到普通家庭中帮助人们，照顾老人，以及完成各种各样的任务。

进入21世纪机器人智能化水平得到很大提高，这些智能机器人，不仅应用各种反馈传感器，而且还运用人工智能中各种学习、推理和决策技术。智能机器人还应用许多最新的智能技术，如临场感技术、虚拟现实技术、多智能体技术、人工神经网络技术、遗传算法和遗传编程、仿生技术、多传感器集成和融合技术及纳米技术等。

语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。语音识别过程主要包括预处理、特征参数提取和模型训练等。语音信号首先经过滤波、采样与量化得到离散的数字信号，然后就是预加重，预加重的目的在于滤除低频干扰；语音信号是一种典型的非平稳信号，具有时变特征，所以将语音信号进行分帧操作，在分帧之后会对每一帧做一个加窗的处理；端点检测的目的是从包含语音的一段信号中确定语音的起点和终点，而准确的找出语音段的起始点和终止点，才有可能使采集到的数据是真正要分析的语音信号。语音识别技术在语音信号特征参数提取上的方法有，线性预测系数(LPC)、线性预测倒谱系数(LPCC)、以及美尔频率倒谱系数(MFCC)；在模型训练上使用的方法有动态时间规整(DTW)、隐马尔科夫模型(HMM)，目前使用比较广泛的是隐马尔科夫模型。

机器人学和语音识别相结合就是让机器通过识别过程把人类的语音信号转变为相应的文本或命令，其最终目的就是像人与人之间的谈话交流信息一样，实现人机对话，也就是赋予机器以听觉，使机器能够听懂人的语言，辨明话音的内容和说话人，进一步使机器能够按照人的意志进行操作，把人类从繁重或危险的劳动中解脱出来。

发明内容

本发明系统的目的在于提供了一种实用性强的基于语音识别模块实现机器人预定规划动作的综合控制系统。

基于Arduino控制板和语音识别模块的机器人控制系统是由ASR-M08A模块、Arduino MEGA ATmega1280及Arduino MEGA1280扩展板模块、传感器模块、串口TTL4路继电器控制板模块、WE-40C蓝牙模块、32路伺服舵机控制器模块、动作存储卡模块、机器人机械臂模块组成。其中所述ASR-M08A模块主要实现传递控制命令给机器人机械臂完成预定的规划动作以及人机对话功能；Arduino MEGA ATmega1280、Arduino MEGA1280扩展板模块和传感器模块主要完成机器人传感数据的采集和显示功能；继电器模块主要实现机器人机械臂动作的开始和停止功能；WE-40C蓝牙模块连接在ASR-M08A模块和串口TTL4路继电器控制板模块之间，实现语音识别无线控制功能；32路伺服舵机控制器模块和动作存储卡模块实现机器人动作的路径规划和存储。而机器人机械臂模块则为完成动作的硬件条件，由RB-421伺服舵机组成，机械臂自由度为五个。

所述的ASR-M08A模块与串口TTL4路继电器控制板模块连接，所述的串口TTL4路继电器控制板模块与32路伺服舵机控制器模块连接，所述的蓝牙模块连接在ASR-M08A模块和串口TTL4路继电器控制板模块之间，所述的32路伺服舵机控制器模块与动作存储卡模块连接，所述的Arduino MEGA ATmega1280及Arduino MEGA1280扩展板模块与32路伺服舵机控制器模块连接，所述的传感器模块与Arduino MEGA ATmega1280及Arduino MEGA1280扩展板模块连接，所述的机器人机械臂模块与32路伺服舵机控制器模块连接。

控制系统可根据需要完成各种预定动作的规划，以及语音模块中语音库的内容。

附图说明

图1为本发明系统硬件模块连接示意图

具体实施方式