CN110446316A - 一种基于语音控制的智能台灯 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供了一种基于语音控制的智能台灯，包括台灯主体、听觉控制系统和执行系统；台灯主体包括灯座、设置在灯座上的灯杆和设置在灯杆上的灯头；听觉控制系统设置在灯座，包括语音采集装置和语音识别装置，语音识别装置用于接收语音采集装置采集的语音信号，将语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对，并将比对成功的语音控制指令发送至执行系统；执行系统包括控制灯头位置的舵机和控制灯头光照强度的开关三极管。本基于语音控制的智能台灯，能够通过语音进行台灯的控制调节。

Description

一种基于语音控制的智能台灯
技术领域
本发明涉及智能技术领域，尤其涉及一种基于语音控制的智能台灯。
背景技术
语音识别是一门交叉学科。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。语音识别听写机在一些领域的应用被美国新闻界评为1997年计算机发展十件大事之一。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。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。
近几年语音控制技术的飞速发展给人们的生活带来了极大的便利，无论是在工业生产还是在生活方面，语音控制技术已经发挥了巨大的作用。目前，市场上的台灯在打开、关闭、光照强度和方向调节时大都是通过手动控制的，使用起来不是很方便，特别是对于老人、儿童和上肢行动不便者而言尤其困难。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于语音控制的智能台灯，能够通过语音进行台灯的控制调节。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于语音控制的智能台灯，包括台灯主体、听觉控制系统和执行系统；
所述台灯主体包括灯座、设置在所述灯座上的灯杆和设置在所述灯杆上的灯头；
所述听觉控制系统设置在所述灯座，包括语音采集装置和语音识别装置，所述语音识别装置用于接收所述语音采集装置采集的语音信号，将语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对，并将比对成功的语音控制指令发送至所述执行系统；
所述执行系统包括控制所述灯头位置的舵机和控制所述灯头光照强度的开关三极管。
优选的，所述语音识别装置设置有降噪模块；
所述降噪模块与所述语音采集装置连接，所述语音采集装置还用于采集噪音信号，所述降噪模块分别计算所述噪音信号和所述语音信号的功率谱，并将所述语音信号的功率谱减去所述噪音信号的功率谱，将降噪后的语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对。
优选的，所述舵机为五自由度舵机，用于执行停止、左转、右转、上升和下降动作。
优选的，所述听觉系统设置有唤醒模块；
所述唤醒模块用于接收外部信号并判断是否唤醒视觉系统。
优选的，所述外部信号为声音信号或按键信号。
优选的，所述执行系统还连接有手动控制开关，所述控制开关用于接收输入信号并根据所述输入信号控制所述灯头位置和控制所述灯头光照强度。
本发明提出的基于语音控制的智能台灯，通过设置听觉控制系统和执行系统，听觉系统通过采集语音信号并进行比对识别进行语音控制信号的判断，并将判断出的信号发送至执行系统，执行系统通过舵机进行台灯的方向调节，并通过开关三极管进行台灯的打开、关闭、光照强度调节，从而能够通过语音进行台灯的控制调节。
附图说明
图1为本发明实施例提出的基于语音控制的智能台灯的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提出了一种基于语音控制的智能台灯，包括台灯主体1、听觉控制系统2和执行系统；
台灯主体1包括灯座11、设置在灯座11上的灯杆12和设置在灯杆12上的灯头13；
听觉控制系统2设置在灯座11，包括语音采集装置21和语音识别装置22，语音识别装置22用于接收语音采集装置21采集的语音信号，将语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对，并将比对成功的语音控制指令发送至执行系统；
执行系统包括控制灯头13位置的舵机31和控制灯头13光照强度的开关三极管32。
可见，本发明实施例提出的基于语音控制的智能台灯，通过设置听觉控制系统和执行系统，听觉系统通过采集语音信号并进行比对识别进行语音控制信号的判断，并将判断出的信号发送至执行系统，执行系统通过舵机进行台灯的方向调节，并通过开关三极管进行台灯的打开、关闭、光照强度调节，从而能够通过语音进行台灯的控制调节。
本发明实施例中，开关三极管(Switch transistor)的外形与普通三极管外形相同，它工作于截止区和饱和区，相当于电路的切断和导通。由于它具有完成断路和接通的作用，被广泛应用于各种开关电路中，如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。开关三极管具有寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点。开关三极管可以用很小的电流，控制大电流的通断，有较广泛的应用。小功率开关管可以用在电源电路、驱动电路、开关电路等；大功率管可用于彩色电视机、通信设备的开关电源；也可用于低频功率放大电路、电流调整等；高反压大功率开关管可用于彩色电视机行输出管。
本发明实施例中，语音识别可以通过人工神经的方式，先采集用于训练的语音信号进行信号的处理后，进行特征参数的提取，然后对识别装置进行训练以提高其识别的准确率，以BP神经为例：
BP神经网络是人工神经网络的一种，它一般包括输入层、隐含层和输出层。BP神经网络的主要特征是它是反向传播网络。具体表现在，在正常情况下网络是正向传播的，即输入数据沿着输入层传播到隐层最后进入输出层。当输入数据经过网络计算后输出的结果并不理想时，网络会将输出的误差经过反向的传播到达网络的输入层，从而在原来的基础上不断调整网络中的阈值和权值。经过不断的调整，当网络最后输出误差在满足一定条件后网络收敛。
BP神经网络训练过程可以简要概括为以下的步骤：
设置网络各层的神经元个数以及期望误差和网络最大循环次数R，并对网络权值和阈值初始化；
求得网络实际输出以及实际输出和期望输出的误差；
根据误差来修正网络权值和阈值；
判断误差是否满足要求；
当误差满足要求或训练次数达到设置的网络最大循环次数R时停止。
在本发明的一个优选实施例中，语音识别装置设置有降噪模块；
降噪模块与语音采集装置连接，语音采集装置还用于采集噪音信号，降噪模块分别计算噪音信号和语音信号的功率谱，并将语音信号的功率谱减去噪音信号的功率谱，将降噪后的语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对。
在语音识别中噪声的来源有很多，这些噪声通常来自于周围的环境和设备本身的噪声，其中，环境噪声又可以根据不同的来源分为很多种。噪声的特征根据其不同的来源也会有很大的差异。通常可以把这些来源不同以及特征不同的噪声划分成两种类型，即加性噪声和乘性噪声。加性噪声的特点是把带有噪声的语音认为是噪声和纯语音相加的关系。乘性噪声的特点是在时域上和频域上纯净语音和噪声分别为卷积关系和相乘的关系的噪声。因为一部分的乘性噪声经过一系列的变换可以变成为加性噪声，因此本申请主要对加性噪音进行去噪。
对于加性噪声来说，可以认为带噪语音信号是由噪声和纯净语音的相加得到的，因此，可以分别计算出带噪语音和噪声的功率谱，将他们相减就可以得到纯净语音信号的功率谱，结合人耳对相位信息不敏感的特性，将纯净语音的功率谱经过傅里叶逆变换就可以近似的得到纯净语音。
在本发明的一个优选实施例中，舵机为五自由度舵机，用于执行停止、左转、右转、上升和下降动作。
舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的无极中空转子，并将磁铁置于圆柱体内，这就是空心杯马达。
在台灯的使用调整过程中，一般需要上升下架和角度调整，因此可以使用五自由度舵机进行功能的实现，以满足多种形态的变换。
具体的，本申请舵机可以采用MG995型，舵机给定50Hz固定占空比的PWM波形，即可保持固定角度不变，利用这个特性可以控制舵机进行正反转和固定，从而实现不同形态的台灯骨架。
在本发明的一个优选实施例中，听觉系统设置有唤醒模块；
唤醒模块用于接收外部信号并判断是否唤醒视觉系统。
本发明实施例中，为了避免听觉系统接收到非调整信息而造成对台灯的误操作，可以设置唤醒模块，通过唤醒模块来唤醒听觉系统。
具体的，唤醒模块接收的信号可以为声音信号或按键信号。
举例来说，外部信号为声音信号时，可以通过预设语音唤醒的语句进行唤醒，比如将台灯命名为“小台灯”，当唤醒模块接收到“你好，小台灯”的语音信号时，可以进行听觉系统的唤醒，同时发出语音反馈告知唤醒人听觉系统已唤醒，以进行后续的语音识别和控制。
同理，可以在台灯的灯座等位置设置唤醒按键，用户想要进行台灯的语音控制时，通过按键进行听觉系统的唤醒。
在本发明的一个优选实施例中，执行系统还连接有手动控制开关，控制开关用于接收输入信号并根据输入信号控制灯头位置和控制灯头光照强度。
具体的，由于可能存在部分时间段不方便进行台灯的语音控制，如有人熟睡等，可以在灯座上设置手动控制开关，用于进行灯头位置和灯头光照强度的手动控制。
本发明提出的基于语音控制的智能台灯，通过设置听觉控制系统和执行系统，听觉系统通过采集语音信号并进行比对识别进行语音控制信号的判断，并将判断出的信号发送至执行系统，执行系统通过舵机进行台灯的方向调节，并通过开关三极管进行台灯的打开、关闭、光照强度调节，从而能够通过语音进行台灯的控制调节。
综上所述，本发明实施例至少可以实现如下效果：
在本发明实施例中，通过设置听觉控制系统和执行系统，听觉系统通过采集语音信号并进行比对识别进行语音控制信号的判断，并将判断出的信号发送至执行系统，执行系统通过舵机进行台灯的方向调节，并通过开关三极管进行台灯的打开、关闭、光照强度调节，从而能够通过语音进行台灯的控制调节。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于语音控制的智能台灯，其特征在于，包括台灯主体、听觉控制系统和执行系统；
所述台灯主体包括灯座、设置在所述灯座上的灯杆和设置在所述灯杆上的灯头；
所述听觉控制系统设置在所述灯座，包括语音采集装置和语音识别装置，所述语音识别装置用于接收所述语音采集装置采集的语音信号，将语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对，并将比对成功的语音控制指令发送至所述执行系统；
所述执行系统包括控制所述灯头位置的舵机和控制所述灯头光照强度的开关三极管。
2.如权利要求1所述的基于语音控制的智能台灯，其特征在于，所述语音识别装置设置有降噪模块；
所述降噪模块与所述语音采集装置连接，所述语音采集装置还用于采集噪音信号，所述降噪模块分别计算所述噪音信号和所述语音信号的功率谱，并将所述语音信号的功率谱减去所述噪音信号的功率谱，将降噪后的语音信号转换为电信号后与语音控制指令进行比对。
3.如权利要求1所述的基于语音控制的智能台灯，其特征在于，所述舵机为五自由度舵机，用于执行停止、左转、右转、上升和下降动作。
4.如权利要求1所述的基于语音控制的智能台灯，其特征在于，所述听觉系统设置有唤醒模块；
所述唤醒模块用于接收外部信号并判断是否唤醒视觉系统。
5.如权利要求4所述的基于语音控制的智能台灯，其特征在于，所述外部信号为声音信号或按键信号。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于语音控制的智能台灯，其特征在于，所述执行系统还连接有手动控制开关，所述控制开关用于接收输入信号并根据所述输入信号控制所述灯头位置和控制所述灯头光照强度。
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