CN111554285A - 一种语音控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种语音控制系统及其控制方法，属于挖掘机语音控制技术领域，包括识别转换模块、标准指令库模块、功能控制模块；所述识别转换模块分别和所述功能控制模块与所述标准指令库模块连接；所述识别转换模块用于识别语音信息，并将所述语音信息与获取的所述标准指令库模块内的标准指令进行比对，获取比对结果，并向所述功能控制模块发送所述比对结果；所述功能控制模块用于根据所述比对结果执行对应的功能操作。通过建立标准指令库，汇集各功能控制模块的功能操作，识别转换模块能将识别的语音信息转换成标准指令发送给功能控制模块执行操作，实现通过语音对系统的控制，满足更多的功能操控需求，识别度高。

Description

一种语音控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及挖掘机语音控制技术领域，具体而言，涉及一种语音控制系统及其控制方法。

背景技术

挖掘机操作过程中，驾驶员的双手操作手柄，而如果需要打开娱乐系统、操作空调、操作雨刮器、更换操作模式、更换行驶的速度等都需要停下手柄的操作来进行。这样会对正常的操作工作造成影响。

现有挖掘机有些利用微控制器来采集和识别语音信息，然后再通过微控制器控制雨刮电路、大灯电路、转向灯电路等。但随着控制技术发展，挖掘机各功能单元越来越多，而微控制器的识别能力有限，对于要适应更多种类的语音识别控制来说，识别度较低，且存在系统崩溃的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种语音控制系统及其控制方法，能通过语音控制满足更多的功能操控，且识别度高。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面提供一种语音控制系统，其包括识别转换模块、标准指令库模块、功能控制模块；所述识别转换模块分别和所述功能控制模块与所述标准指令库模块连接；所述识别转换模块用于识别语音信息，并将所述语音信息与获取的所述标准指令库模块内的标准指令进行比对，获取比对结果，并向所述功能控制模块发送所述比对结果；所述功能控制模块用于根据所述比对结果执行对应的功能操作。

可选地，所述识别转换模块和所述功能控制模块之间通过通信总线信号连接。

可选地，所述语音控制系统用于集成于挖掘机的总控系统，与所述比对结果对应的功能操作包括：操作挖掘机显示屏对应显示、通过所述挖掘机的总控系统对应控制挖掘机实现功能操作或操作所述挖掘机的电源管理模块。

可选地，还包括手动识别模块，用于识别所述挖掘机上通过手动方式实现的相应功能操作，所述手动识别模块和所述功能控制模块连接，当所述手动识别模块获取响应信号，所述功能控制模块停止接收所述识别转换模块的信号。

本发明实施例的一方面提供一种语音控制方法，其包括识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对；根据比对结果执行对应的功能操作。

可选地，所述识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对包括：比对所述语音信息与所述标准指令的相似度百分比；当所述相似度百分比低于最低预设值，发送未识别信号。

可选地，所述发送未识别信号包括发送第一语音提示；所述发送未识别信号之后，所述方法还包括：识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对。

可选地，所述识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对包括：比对所述语音信息与所述标准指令的相似度百分比；当所述相似度百分比低于响应预设值，发送二次确认信号。

可选地，所述发送二次确认信号包括发送第二语音提示；所述发送二次确认信号之后，所述方法还包括：获取反馈语音信息；若反馈语音信息为肯定信息，根据所述语音信息执行对应的功能操作。

可选地，所述获取反馈语音信息之后，所述方法还包括：若反馈语音信息为否定信息，发送未识别信号。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的语音控制系统及其控制方法，识别转换模块将识别的语音信息通过和标准指令库模块内的标准指令进行比对，将比对结果发送给功能控制模块，使功能控制模块执行对应的功能操作。通过建立标准指令库，汇集各功能控制模块的功能操作，识别转换模块能将识别的语音信息转换成标准指令发送给功能控制模块执行操作，实现通过语音对系统的控制，满足更多的功能操控需求，识别度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的语音控制系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供挖掘机标准指令图；

图3为本发明实施例提供的语音控制方法流程图；

图4为本发明实施例提供的语音控制方法逻辑图。

图标：10－标准指令库模块；20－识别转换模块；30－功能控制模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

挖掘机是常用的机械设备之一，操作挖掘机的过程中，操作人员的双手操作手柄，对挖掘机进行各种操作，完成相应地作业。当操作过程中，需要打开娱乐系统、操作空调、操作雨刮器、更换操作模式、更换行驶的速度等操作时，操作人员需要停下手柄的操作来进行上述操作，这样一来，就会对正常的操作工作造成影响，耽误作业进度。

随着技术的发展，为了解决类似的上述问题，已经出现了通过语音进行控制的技术。有些挖掘机也使用了语音控制技术，现有挖掘机语音控制时，大多利用微控制器来采集和识别语音信息，然后再通过微控制器控制雨刮电路、大灯电路、转向灯电路等。微控制器的识别能力有限，对于更多种类功能的识别控制来说，微控制器已不能满足多种类功能的识别。在此基础上，提出了一种语音控制系统及其控制方法，可应用于挖掘机的语音控制，能实现多功能的语音控制，识别度高，系统控制能力好。

实施例一

请参照图1，本实施例提供一种语音控制系统，其包括识别转换模块20、标准指令库模块10、功能控制模块30；识别转换模块20分别和功能控制模块30与标准指令库模块10连接；识别转换模块20用于识别语音信息，并将语音信息与获取的标准指令库模块10内的标准指令进行比对，获取比对结果，并向功能控制模块30发送比对结果；功能控制模块30用于根据比对结果执行对应的功能操作。

标准指令库模块10内设有各种标准指令，识别转换模块20识别语音信息，将语音信息和标准指令进行比对，比对结果转化为标准指令发送给功能控制模块30，功能控制模块30执行对应的功能操作。

具体地，本实施例将本语音控制系统应用于挖掘机进行说明。本语音控制系统应用于挖掘机时，语音控制系统用于集成于挖掘机的总控系统(主控制器)，则功能控制模块30可对应挖掘机的各功能，比对结果对应的功能操作包括：操作挖掘机显示屏对应显示、通过挖掘机的总控系统对应控制挖掘机实现功能操作或操作挖掘机的电源管理模块等，操作挖掘机显示屏可进行各种模式选择，还可以进行高低速选择等；电源管理模块可控制大灯、喇叭、雨刮等；挖掘机的总控系统又可包括空调、娱乐系统以及主阀各电磁阀等。

除此之外，还包括挖掘机的其他各功能控制模块30，对应执行相应的功能操作。

对于挖掘机的各标准指令如图2所示，例如对于挖掘机的动臂的操控，其标准指令可为：动臂提升或动臂下降。通过语音控制时，通过采集语音信息，将语音信息提取关键词与标准指令比对，如果语音信息关键词和标准指令相似度满足响应预设值，功能控制模块30则执行动臂提升或动臂下降的指令。如相似度不满足响应预设值，则功能控制模块30可执行向操作人员反馈无法执行的信号，例如提示语音不清晰，使操作人员重新输出语音指令，重新获取语音信息，再依次进行比对，执行操作。

标准指令库模块10内的标准指令可进行删减、扩充、更改等操作，以满足不同的功能操控需求。

需要说明的是，识别转换模块20可包括语音采集识别模块和标准指令转换模块，语音采集识别模块用于采集语音信息并进行识别，将识别的语音信息发送给标准指令转换模块，标准指令转换模块接收语音信息，将语音信息和获取的标准指令库模块10内的标准指令进行比对，将比对结果转换成标准指令，发送给功能控制模块30执行对应操作。

识别转换模块20可集成语音采集识别模块和标准指令转换模块于一体，或者识别转换模块20、标准指令库模块10、功能控制模块30均可集成于一体。本实施例对此不作具体限定，只需能满足各功能即可。

本发明实施例提供的语音控制系统及其控制方法，识别转换模块20将识别的语音信息通过和标准指令库模块10内的标准指令进行比对，将比对结果发送给功能控制模块30，使功能控制模块30执行对应的功能操作。通过建立标准指令库，汇集各功能控制模块30的功能操作，识别转换模块20能将识别的语音信息转换成标准指令发送给功能控制模块30执行操作，实现通过语音对系统的控制，满足更多的功能操控需求，识别度高。

进一步地，识别转换模块20和功能控制模块30之间通过通信总线信号连接。

识别转换模块20识别出具体的语音信息后，再将语音信息和标准指令比对，将比对结果转换为标准指令，成为可以在通信总线(CAN总线)上传递的信息，各功能控制模块30才能接收到相应的语音控制指令，进而完成控制功能。

开发标准指令库的CAN总线通信协议，显示屏、主控制器、电源管理模块依据协议接收标准库的指令。语音信息与标准指令库中哪条标准指令相似，则将该标准指令依据通信协议输出到挖掘机系统CAN总线上。通过CAN总线将标准指令发送给挖掘机各功能控制模块30，例如控制电源管理模块控制开大灯等。

为了使语音指令在CAN总线中准确发送和接收，对挖掘机标准指令库模块10及CAN总线上需要接收语音指令的各控制单元开发相应的通信协议。同时开发语音指令与挖掘机固有控制程序的并行程序，以实现语音对相应功能的操作。

通过CAN总线传递信息，使语音控制系统能和挖掘机通信协议保持一致，解决信号传递的问题，使挖掘机能正常接收到语音控制系统的信号，实现语音指令对挖掘机的操控。

另外，本语音控制系统还包括手动识别模块，手动识别模块用于识别挖掘机上通过手动方式实现的相应功能操作，手动识别模块和功能控制模块30连接，当手动识别模块获取响应信号，功能控制模块30停止接收识别转换模块20的信号。

也就是说，如果挖掘机进行手动操作时，手动识别模块获取手动操作的响应信号后，就不再响应语音对其进行的各操控。

例如，手动识别模块可设置在挖掘机显示屏内，当直接手动操作挖掘机的显示屏时，手动识别模块会接收到手动操作的响应信号，这时，显示屏(功能控制模块30)会停止接收识别转换模块20的信号，停止语音对显示屏的操控。

这是为了保证，当同时存在手动操作和语音指令操作的情况下，手动操作的优先级高于语音指令操作的优先级。

综上，本实施例提供的语音控制系统，在挖掘机固有控制程序的基础上，增加识别转换模块20(包括语音采集识别模块和标准指令转换模块)；建立挖掘机标准指令库模块10，对识别的语音信息与标准指令库模块10中的标准指令进行比对。识别的语音信息与标准指令库模块10中的哪条标准指令相似，则将该标准指令依据通信协议输出到挖掘机系统CAN总线上。同时，开发标准指令库模块10的CAN总线通信协议，显示屏、主控制器、电源管理模块依据协议接收标准指令库模块10的标准指令。开发显示屏、主控制器、电源管理模块的标准指令并行程序，优先级低于现行固有控制程序。

实施例二

如图3所示，本发明实施例提供一种语音控制方法，包括：

S100：识别语音信息，并将语音信息与获取的标准指令进行比对。

识别转换模块20识别语音信息，并将语音信息与获取的标准指令库模块10内的标准指令进行比对，比对语音信息与标准指令的相似度百分比。

S110：根据比对结果执行对应的功能操作。

如图4所示，根据比对结果执行对应的功能操作分以下几种情况：

第一种情况为：当相似度大于等于响应预设值时，表示两者相似度高，则将对应的标准指令发送给功能控制模块30，使功能控制模块30执行操作，例如电源管理模块控制开大灯。

响应预设值可根据情况自行设定，例如可设定响应预设值为80％，那么当两者相似度达到80％及以上，则语音信息能与标准指令匹配，执行对应操作。

下述以操作人员通过语音操控挖掘机开大灯为例，说明本实施例如何进行语音控制挖掘机。

操作人员操控挖掘机进行正常作业，当天色渐晚，需要开大灯照明，但是操作人员的双手在进行正常操作，不想停下正常操作而手动开大灯，这时通过语音进行操控。

操作人员对着话筒说“开大灯”，话筒连接识别转换模块20，话筒将“开大灯”这一语音信息传递给识别转换模块20，识别转换模块20识别出该语音信息，并获取标准指令库模块10内的各标准指令，将“开大灯”这条语音信息与标准指令比对，找出标准指令中与“开大灯”相似度达到80％以上的标准指令。

标准指令库模块10中的标准指令逐级设置，先找到关键词“大灯”，之后关于“大灯”的该条标准指令又包括“开”和“关”这两条标准指令，那么将语音信息“开大灯”与标准指令中“大灯”“开”匹配，其相似度较高，则判定该标准指令就是操作人员想要执行的指令。

然后识别转换模块20将标准指令“大灯”“开”对应的信号发送给挖掘机的电源管理模块，电源管理模块接收到该信号后，操控大灯的电源开关打开，完成“开大灯”的语音控制。

第二种情况为：当相似度百分比低于最低预设值，发送未识别信号。

相似度百分比低于最低预设值，表示两者相似度过低，识别转换模块20无法将语音信息与任一条标准指令匹配，不清楚语音信息想要表达哪条标准指令，则识别转换模块20发送未识别信号。

最低预设值可根据情况自行设定，可设定响应预设值为40％，那么当两者相似度达不到40％，则语音信息能与标准指令匹配不上。

发送未识别信号包括发送第一语音提示。第一语音提示的形式有多种，例如可发送报警信号，还可发送“没有该指令，请您再说一遍”的信息到显示屏显示，以提醒操作人员重新输出语音信息。

之后，重复进行S100步骤的操作。即，操作人员重新输出语音信息，识别转换模块20识别语音信息，并将语音信息与获取的标准指令进行比对。

例如操作人员通过语音操控挖掘机开收音机时，可进行如下操作。

操作人员操控挖掘机正常作业，需要打开收音机时，操作人员对着话筒说“开收音机”，话筒连接识别转换模块20，话筒将“开收音机”这一语音信息传递给识别转换模块20，识别转换模块20识别出该语音信息，并获取标准指令库模块10内的各标准指令，将“开收音机”这条语音信息与标准指令比对，找出标准指令中与“开收音机”相似度达到80％以上的标准指令。

标准指令库模块10中的标准指令逐级设置，先找到关键词“收音机”，之后关于“收音机”的该条标准指令又包括“开”、“关”和“下一个频道”这三条标准指令，那么语音信息“开收音机”与标准指令中“收音机”“开”匹配，其相似度较高，则判定该标准指令就是操作人员想要执行的指令。

然后识别转换模块20将标准指令“收音机”“开”对应的信号发送给挖掘机的总控系统(总控制器)，挖掘机的总控系统接收到该信号后，对应操控收音机的电源开关打开，完成“开收音机”的语音控制。

操作人员听到收音机后，想要更换另一个频道，则发出“换一个频道”的语音。但若操作人员说出该条语音时，发音不清或声音较小，此时识别转换模块20只能识别出该条语音中的部分信息，将部分信息与标准指令比对时，两者相似度小于40％，找不到能与之匹配后相似度较高的标准指令，不清楚操作人员想要执行哪条指令，则识别转换模块20发送“没有该指令，请您再说一遍”的信息到显示屏显示，提醒操作人员重新输出语音信息。

操作人员看到该提醒信号后，重新清楚地说出语音信息，待识别转换模块20识别出该信息后，通过与标准指令比对，找出对应的“收音机”“下一个频道”的标准指令，将该标准指令发给挖掘机的总控系统(总控制器)，挖掘机的总控系统接收到该信号后，对应操控收音机调至下一个频道，完成更换频道的语音控制。

第三种情况为：当相似度百分比低于响应预设值，发送二次确认信号。

相似度百分比低于响应预设值，但高于最低预设值，也就是说，表示两者相似度处于中间值，识别转换模块20能将语音信息与某一条标准指令匹配，但不确定，则识别转换模块20发送二次确认信号。

发送二次确认信号包括发送第二语音提示。第二语音提示的形式也有多种，例如发送“是＊＊＊指令吗”的信息到显示屏显示，以提醒操作人员确认语音信息。

之后，获取反馈语音信息；若反馈语音信息为肯定信息，根据语音信息执行对应的功能操作。

操作人员确定了语音信息后，会发出反馈语音信息，若反馈语音信息为肯定信息，例如“是的”，则功能控制模块30根据语音信息执行对应的功能操作。若反馈语音信息为否定信息，例如“不是”，则识别转换模块20发送未识别信号，操作人员可重新输出语音信息。

例如操作人员通过语音操控挖掘机提升动臂，可进行如下操作。

操作人员操控挖掘机，需要提升动臂。操作人员对着话筒说“提升动臂”，话筒连接识别转换模块20，话筒将“提升动臂”这一语音信息传递给识别转换模块20，识别转换模块20识别出该语音信息，并获取标准指令库模块10内的各标准指令，将“提升动臂”这条语音信息与标准指令比对。

但若操作人员说出该条语音时含糊不清，识别转换模块20不能识别出该条语音中的全部关键词信息，将该语音信息与标准指令比对时，两者相似度可能介于40％～80％之间，识别转换模块20能将语音信息与某一条标准指令匹配，但不确定，则识别转换模块20发送二次确认信号。

识别转换模块20发送“是动臂提升指令吗”的信息到显示屏显示，提醒操作人员重新输出语音信息。

操作人员看到该提醒信号后，确认信息“是的”。识别转换模块20接收到该信息后，重新清楚地说出语音信息，待识别转换模块20识别出该信息的信号后，判断允许执行，则将“动臂提升”的标准指令发送给挖掘机的总控系统(总控制器)，挖掘机的总控系统接收到该信号后，对应操控挖掘机的动臂提升。

其他各功能操作的具体过程根据上述各种情况同理推证，此处不再赘述。

另外，在语音操控的时候，如遇到紧急状况，需要手动进行操作，手动操作的优先级要高于语音操作的优先级。

例如，直接通过手动操作挖掘机显示屏进行速度选择操作时，显示屏内设有手动识别模块，用于识别触发显示屏的操作，手动识别模块和功能控制模块30连接，当手动识别模块获取该触发响应信号后，将该信号传递给显示屏(功能控制模块30)，显示屏此时停止接收识别转换模块20传递的语音控制信号，优先进行手动操作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种语音控制系统，其特征在于，包括：识别转换模块、标准指令库模块、功能控制模块；所述识别转换模块分别和所述功能控制模块与所述标准指令库模块连接；

所述识别转换模块用于识别语音信息，并将所述语音信息与获取的所述标准指令库模块内的标准指令进行比对，获取比对结果，并向所述功能控制模块发送所述比对结果；

所述功能控制模块用于根据所述比对结果执行对应的功能操作。

2.根据权利要求1所述的语音控制系统，其特征在于，所述识别转换模块和所述功能控制模块之间通过通信总线信号连接。

3.根据权利要求1所述的语音控制系统，其特征在于，所述语音控制系统用于集成于挖掘机的总控系统，与所述比对结果对应的功能操作包括：操作挖掘机显示屏对应显示、通过所述挖掘机的总控系统对应控制挖掘机实现功能操作或操作所述挖掘机的电源管理模块。

4.根据权利要求3所述的语音控制系统，其特征在于，还包括手动识别模块，用于识别所述挖掘机上通过手动方式实现的相应功能操作，所述手动识别模块和所述功能控制模块连接，当所述手动识别模块获取响应信号，所述功能控制模块停止接收所述识别转换模块的信号。

5.一种语音控制方法，其特征在于，包括：

识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对；

根据比对结果执行对应的功能操作。

6.根据权利要求5所述的语音控制方法，其特征在于，所述识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对包括：

比对所述语音信息与所述标准指令的相似度百分比；

当所述相似度百分比低于最低预设值，发送未识别信号。

7.根据权利要求6所述的语音控制方法，其特征在于，所述发送未识别信号包括发送第一语音提示；

所述发送未识别信号之后，所述方法还包括：

识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对。

8.根据权利要求5所述的语音控制方法，其特征在于，所述识别语音信息，并将所述语音信息与获取的标准指令进行比对包括：

比对所述语音信息与所述标准指令的相似度百分比；

当所述相似度百分比低于响应预设值，发送二次确认信号。

9.根据权利要求8所述的语音控制方法，其特征在于，所述发送二次确认信号包括发送第二语音提示；

所述发送二次确认信号之后，所述方法还包括：

获取反馈语音信息；

若反馈语音信息为肯定信息，根据所述语音信息执行对应的功能操作。

10.根据权利要求9所述的语音控制方法，其特征在于，所述获取反馈语音信息之后，所述方法还包括：

若反馈语音信息为否定信息，发送未识别信号。

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