CN101156811A - 基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置 - Google Patents

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CN101156811A CNA2007101446486A CN200710144648A CN101156811A CN 101156811 A CN101156811 A CN 101156811A CN A2007101446486 A CNA2007101446486 A CN A2007101446486A CN 200710144648 A CN200710144648 A CN 200710144648A CN 101156811 A CN101156811 A CN 101156811A
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姜力
刘宏
赵大威
宋超
黄海
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Harbin Institute of Technology
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Abstract

基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置，它是一种基于蓝牙无线通讯的假手语音控制系统，以解决已有的多自由度假手存在的控制过于依赖对残疾人的肌电信号的识别效率、识别精度较低的问题。本发明的蓝牙通讯模块(2)设置在多自由度假手(1)的内侧壁上，蓝牙通讯模块(2)的控制输出端与多自由度假手(1)的控制输入端连接，所述语音控制器(3)由语音识别处理模块(4)、音频模块(5)、通讯模块(6)和电源模块(7)组成，语音识别处理模块(4)的音频数据输入端与音频模块(5)的音频数据输出端连接，语音识别处理模块(4)的数据输出端与通讯模块(6)的数据输入端连接，语音识别处理模块(4)的电源输入端与电源模块(7)的电源输出端连接。本发明提高了系统识别效率和识别精度。

Description

基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置
技术领域
本发明涉及一种仿人型残疾人用多自由度假手的控制装置，特别涉及一种基于蓝牙无线通讯的假手语音控制系统的通信方式，属于机器人及机电一体化技术领域。
背景技术
假手的研究对于残疾人能够进行日常生活和更好的融入社会是非常重要的，理想的假手应该具有与人手一样的外形和大小、重量轻、抓取和操作灵活的功能，从而在功能上代替人手。但是比较成熟的商业假手几乎都是基于单自由度，近年来随着机器人技术的发展，具有多指多关节的多自由度假手成为比较活跃的研究方向。在多自由度假手研究领域比较引人注意的是基于欠驱动原理的假手，这种设计减轻了手指的重量，增加了抓握稳定性。
申请号为200410013550.3的发明专利公开了一种指节运动灵活、与真人手指的运动极为相似的欠驱动自适应假手的拇指机构。由于多自由度假手在机械本体上已趋于小型化、轻量化(体积接近成人正常手，重量约500g)，因此对应的控制系统也必须集成化，让使用者自身能够承受多自由度假手整体重量；同时，由于用户对多自由度假手智能化要求的提高，使得多自由度假手的功能模块越来越多，这无疑对控制系统的硬件提出了更高的要求。而EMG(electromyography)信号对多自由度假手控制的成功率，很大程度上取决于对残疾人的肌电信号的识别效率。因此，当多自由度假手由于残疾人的自身原因造成对其肌电信号的识别效率降低或失灵时(比如高位截瘫的患者)，就需要肌电信号以外的其它识别方法来控制。
发明内容
本发明为解决已有的多自由度假手存在的控制成功率过于依赖对残疾人的肌电信号的识别效率、识别精度较低的问题，提供一种基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置。本发明由蓝牙通讯模块2和语音控制器3组成，蓝牙通讯模块2设置在欠驱动自适应假手1的手掌内侧壁上，蓝牙通讯讯模块2的控制输出端与欠驱动自适应假手1的控制输入端连接，所述语音控制器3由语音识别处理模块4、音频模块5、通讯模块6和电源模块7组成，语音识别处理模块4的音频数据输入端与音频模块5的音频数据输出端连接，语音识别处理模块4的数据输出端与通讯模块6的数据输入端连接，语音识别处理模块4的电源输入端与电源模块7的电源输出端连接。
本发明的有益效果是：采用语音识别系统，通过对语音信号的处理和识别来控制假手的驱动，提高了多自由度假手的识别效率；通过蓝牙通讯模块无线传输控制信息实现对假手的控制，提高了系统的可携带性，基于语音信号实现多自由度假手运动的识别，具有较高的识别精度。
附图说明
图1是本发明的数据传送流程图，图2是蓝牙通讯模块2设置在假手1中的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1、图2，本实施方式由蓝牙通讯模块2和语音控制器3组成，蓝牙通讯模块2设置在多自由度假手1的手掌内侧壁上，蓝牙通讯模块2的控制输出端与多自由度假手1的控制输入端连接，所述语音控制器3由语音识别处理模块4、音频模块5、通讯模块6和电源模块7组成，语音识别处理模块4的音频数据输入端与音频模块5的音频数据输出端连接，语音识别处理模块4的数据输出端与通讯模块6的数据输入端连接，语音识别处理模块4的电源输入端与电源模块7的电源输出端连接。
本实施方式的语音识别处理模块4可采用SPCE061A型微控制器；音频模块5可采用PM-1053型音频模块；电源模块7可采用3.3V直流电源，电路的集成度高，语音控制模块的微型化电路全部集成在60×45×8.4(长×宽×高，单位mm)的控制器中，可以与原来的EMG假手控制系统联合工作，实现假手系统的生物机电一体化。
工作原理：音频模块5采集语音信号后，将语音信号传送到语音识别处理模块4，由语音识别处理模块4滤除噪音，然后对语音信号的PARCOR系数、线性预测系数、过零次数以及能量相关函数等进行分析；得到的语音信号由语音识别处理模块4进行特征提取，并查找和语音词库中相匹配的词，得到识别结果；语音识别处理模块4将得到的识别结果转换成控制信号，并由通讯模块6传送到多自由度假手1中的蓝牙通讯模块2；多自由度假手1由手掌8、驱动控制板9、驱动电机10和手指11组成，驱动控制板9和驱动电机10设置在手掌8内，手指11固定在手掌8上，蓝牙通讯模块2将控制信号传送到驱动控制板9，由驱动控制板9发送控制命令到驱动电机10，使手指11实施动作。
具体实施方式二：参见图1、本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述通讯模块6由串口通讯电路6-1和蓝牙模块6-2组成，串口通讯电路6-1的数据输入端与语音识别处理模块4的数据输出端连接，串口通讯电路6-1的数据输出端与蓝牙模块6-2的数据输入端连接。根据蓝牙无线通讯协议的标准，蓝牙通讯模块2和蓝牙模块6-1都可采用金瓯BC04型蓝牙模块，具有天线内置、自动节能、标准UART接口、支持多种波特率、安全认证等特点。

Claims (2)

1.基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置，它由蓝牙通讯模块(2)和语音控制器(3)组成，其特征在于蓝牙通讯模块(2)设置在多自由度假手(1)的内侧壁上，蓝牙通讯模块(2)的控制输出端与多自由度假手(1)的控制输入端连接，所述语音控制器(3)由语音识别处理模块(4)、音频模块(5)、通讯模块(6)和电源模块(7)组成，语音识别处理模块(4)的音频数据输入端与音频模块(5)的音频数据输出端连接，语音识别处理模块(4)的数据输出端与通讯模块(6)的数据输入端连接，语音识别处理模块(4)的电源输入端与电源模块(7)的电源输出端连接。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙无线通讯的多自由度假手语音控制装置，其特征在于所述通讯模块(6)由串口通讯电路(6-1)和蓝牙模块(6-2)组成，串口通讯电路(6-1)的数据输入端与语音识别处理模块(4)的数据输出端连接，串口通讯电路(6-1)的数据输出端与蓝牙模块(6-2)的数据输入端连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102217991A (zh) * 2011-05-25 2011-10-19 史光生 一种新型听力治疗装置
CN101987047B (zh) * 2009-08-03 2013-01-02 深圳先进技术研究院 基于语音与肌电信息识别的假肢控制系统和方法
CN103279734A (zh) * 2013-03-26 2013-09-04 上海交通大学 新型的智能手语翻译与人机交互系统及其使用方法
CN109717989A (zh) * 2018-12-03 2019-05-07 烟台工程职业技术学院 基于智能语音控制的3d打印仿生手

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080409