CN203760076U - 一种可穿戴的智能语音输入设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可穿戴的智能语音输入设备。该智能语音输入设备包括可穿戴式电子设备、以及带有麦克风的耳机；所述耳机内设有蓝牙通信模块（200）；所述可穿戴式电子设备中设有蓝牙通信模块（300）、语音识别模块（400）、系统控制模块（500）；所述耳机与语音识别模块（400）通过蓝牙通信模块（200、300）建立连接，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的语音控制信号；所述语音识别模块（400）与系统控制模块（500）之间建立数据连接通道，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号。本实用新型利用蓝牙通信技术以及语音识别技术，用蓝牙耳机实现人与可穿戴式电子设备的语音交互，使电子设备的操作更加便捷高效。

Description

一种可穿戴的智能语音输入设备

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备的智能控制装置，具体而言是利用无线蓝牙通信技术和语音识别技术，通过语音直接控制电子设备的智能语音输入设备。

背景技术

随着科学技术的发展，各种新型的科技产品层出不穷。人们在享受最新科技产品的同时，对产品性能的要求也越来越高。人们希望新的科技产品应该以“人”为本，而不是使人成为科技产品的“奴隶”；应该以人类的语言和方式来与科技产品“打交道”，而不是以产品的方式。为了实现以人为本的宗旨，越来越多的科技产品在研发和升级，以学会和适应人类的习惯。

可穿戴式电子设备是一种比较典型的“人”性化产品，戴在手腕上、胳膊上，挂在胸前、绑在腰上，嵌在鞋子里、衣服里等，产品丰富，渗透到各个领域，且越来越智能，功能也越来越全面，有了这些可穿戴式电子设备，人们可以越来越方便地进行远程通信以及实现其他互联网设备功能。

虽然许多电子设备解决了与网络互连的问题，也更便捷、人性化，但在与“人”的交互中仍然不足。对于可穿戴式电子设备，由于设计受体积的影响，没能像PC等科技产品那样提供开阔友好的界面，也没有方便可控的键盘等，使得可穿戴式电子设备在操作控制上受到了很大限制。同时，由于可穿戴式电子设备穿戴位置的多样和不确定性，单以可穿戴式电子设备自身所带的人机交互方式很难从真正意义上解放双手，做到以“人”为本。简言之，因受限于可穿戴式电子设备体积较小及穿戴位置的不确定性，传统的键盘及触摸摇杆等人机交互方式，很难再适应这种新的科技产品。

现有技术中也已经出现过一些语音输入输出的人机交互方式，但由于语音传输有其散射性等特点，使得用户在语音交互过程中面临信息的不安全性及不保密性问题。另外，嘈杂的环境也给用户在视听和语音输入方面带来噪声，从而影响人机交互效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种新型的电子设备控制装置，突破现有技术中人机交互方式的局限；尤其对于可穿戴式电子设备，要改变现有技术条件下因设备体积较小给操作控制带来的不便。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，一种可穿戴的智能语音输入设备，包括可穿戴式电子设备、以及带有麦克风的耳机；

所述耳机内设有蓝牙通信模块；所述可穿戴式电子设备中设有蓝牙通信模块、语音识别模块、系统控制模块；

所述耳机与语音识别模块通过蓝牙通信模块建立连接，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的语音控制信号；

所述语音识别模块与系统控制模块之间建立数据连接通道，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号。

所述语音识别模块，利用语音识别技术，实现语音控制信号和数据控制信号的相互转换，实现人机交互。

为提高语音信号的质量，改善人机交互效果，所述耳机内设有语音输入降噪模块，该降噪模块包括外壳，麦克风、以及设于外壳内的声导管，所述声导管的内径从前至后呈梯度变化，形成具有二阶以上的滤波音腔；所述声导管一端通向麦克风，另一端通向外部空间。

所述声导管的靠近麦克风一端内径较大，另一端内径较小。所述声导管内具有三阶或四阶滤波音腔。所述外壳上设有进音孔，进音孔与声导管相通。所述外壳内设有固定靴，麦克风和声导管均通过固定靴予以固定

在前述技术方案的基础上，本实用新型利用前述智能语音输入设备，对可穿戴式电子设备进行控制，工作步骤如下：

步骤一：开启可穿戴式电子设备和耳机的蓝牙通信模块，使两者分别处于搜索和可被搜索的工作状态；

步骤二：可穿戴式电子设备和耳机通过搜索、确认，通过蓝牙通信模块建立通信连接；

步骤三：耳机上自带的麦克风接收用户发出的语音控制信号，并进行降噪处理；

步骤四：通过蓝牙通信模块，耳机将其接收到的语音控制信号传送到语音识别模块；

步骤五：语音识别模块对语音控制信号进行识别，并转换为计算机系统能够识别的二进制数据，即用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号；

步骤六：语音识别模块将数据控制信号传送到系统控制模块，系统控制模块按照数据控制信号的内容，对可穿戴式电子设备的工作状态进行控制。

为实现人机互动和双向传送信息，本实用新型所述可穿戴的智能语音输入设备还包括如下工作步骤：

步骤七：系统控制模块将可穿戴式电子设备的工作状态信息，按照所述步骤一至步骤六相反的方向，逆向反馈至耳机，用户通过耳机获得反馈的信息。

本实用新型利用蓝牙通信技术以及语音识别技术，用蓝牙耳机实现人与可穿戴式电子设备的语音交互，使电子设备的操作更加便捷。同时，通过特殊的结构设计实现对音频信号的降噪处理，提供清澈的声源，增强语音交互的命中率。另外，耳机的输入输出方式，使人与设备的语音交互过程不会被第三人听到，解决了现有技术中语音交互的保密性和安全性问题。通过蓝牙协议来通信有利于可穿戴式电子设备减少物理接口的设计，给可穿戴式电子产品节省更多的设计空间，让设计者设计出更美观大方的穿戴式产品。并且无线蓝牙技术所使用的频段为2.4G的公用频段，以及本身具有的低功耗等特点都给设备到人的交互提供最佳的解决方案。以蓝牙耳机作为可穿戴式设备的输入输出接口完全能满足人性化交互的需求且真正意义上的解放双手。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型语音输入降噪模块外部形状示意图；

图3为本实用新型语音输入降噪模块内部结构示意图，是图2中B-B向剖面图；

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

100、语音输入降噪模块，200、蓝牙通信模块，300、蓝牙通信模块，400、语音识别模块、500、系统控制模块；1、语音输入降噪模块的外壳，2、固定靴，3、声导管， 4、麦克风，5、进音孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型可穿戴的智能语音输入设备，包括可穿戴式电子设备、以及带有麦克风的耳机。所述耳机内设有蓝牙通信模块200；所述可穿戴式电子设备中设有蓝牙通信模块300、语音识别模块400、系统控制模块500；可穿戴式电子设备及耳机的蓝牙通信模块，具备相同的电气特性及物理特性，遵守相同的蓝牙规范。

所述耳机与语音识别模块400通过蓝牙通信模块200、300建立连接，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的语音控制信号；

所述语音识别模块400与系统控制模块500之间建立数据连接通道，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号。

以前述技术方案为基础，本实用新型利用智能语音输入设备对可穿戴式电子设备进行控制，工作步骤如下：

步骤一：开启可穿戴式电子设备和耳机的蓝牙通信模块200、300，使两者分别处于搜索和可被搜索的工作状态；

步骤二：可穿戴式电子设备和耳机通过搜索、确认，通过蓝牙通信模块200、300建立通信连接；

步骤三：耳机上自带的麦克风接收用户发出的语音控制信号，并进行降噪处理；

步骤四：通过蓝牙通信模块200、300，耳机将其接收到的语音控制信号传送到语音识别模块400；

步骤五：语音识别模块对语音控制信号进行识别，并转换为计算机系统能够识别的二进制数据，即用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号；

步骤六：语音识别模块400将数据控制信号传送到系统控制模块500，系统控制模块500按照数据控制信号的内容，对可穿戴式电子设备的工作状态进行控制。

为实现人机互动和双向传送信息，本实用新型所述可穿戴的智能语音输入设备还包括如下工作步骤：

步骤七：系统控制模块500将可穿戴式电子设备的工作状态信息，按照所述步骤一至步骤六相反的方向，逆向反馈至耳机，用户通过耳机获得反馈的信息。

执行上述步骤时，可穿戴式电子设备工作在主机模式下，蓝牙耳机工作在从机模式。首先要开启蓝牙耳机使其进入可被搜索状态，接着开启可穿戴式电子设备进入搜索模式，搜索附近的蓝牙耳机，并将搜索到的蓝牙设备列表。在搜索到的蓝牙列表里可选择需配对的耳机进行配对，建立基础连接。在建立基础连接后，开启语音链路，为后续的语音输入输出提供基础支持。

语音识别模块400的设计，主要考虑如下三个方面问题。

其一，对用户发出的语音命令进行识别。语音识别模块需具备完整的语音命令库，能接收由蓝牙耳机发送过来的语音命令并进行识别，且需对模糊的相近的语音命令提供支持，并有自我学习能力，逐渐适应各种口音及习惯用语，提高语音识别率。用户也可以通过对语音命令库的学习，更高效地实现人机互动。

其二，将识别后的语音命令“翻译”成对应的二进制命令，以便让机器识别。对于具有二义性或多义性的语音命令需给出翻译的所有可能结果，以供用户去做出正确的操作。

其三，对于“翻译”出来的多义性或错误的语音命令，提示用户进行选择、确认和取消等操作。作为语音识别功能的补充，减少用户的误操作。

为提高语音信号的质量，改善人机交互效果，所述耳机内设有语音输入降噪模块。如图1、图2所示，该降噪模块包括外壳1、麦克风4，所述外壳1上设有进音孔5，外壳1内部设有声导管3，所述声导管3的内径从外至内呈梯度变化，形成具有二阶以上的滤波音腔；所述声导管3一端通向麦克风4，另一端与进音孔5想通，并通向外部空间。所述外壳1内设有固定靴2，麦克风4和声导管3均通过固定靴2予以固定。

语音输入降噪模块100工作时，语音信号通过外壳1的进音孔5传输到声导管3中, 经过声导管3的滤波，进行被动降噪处理，再由麦克风4将语音信号转换电信号、数字信号，最终获得较为纯净的音源信号，经蓝牙通信模块200、300，传送至可穿戴式电子设备。

为使降噪效果达到理想状态，所述声导管3内宜具有三阶或四阶滤波音腔为佳；所述声导管3靠近麦克风4的一端内径较大，另一端内径较小，在声音进入通道上由外至内形成一个逐步增大呈梯度变化的滤波音腔。

本实用新型语音输入降噪模块利用三阶或四阶滤波音腔的独特结构设计，并且通过有限元工具软件优化滤波音腔的梯度尺寸，可有效提高音频输入设备对目标语音频带外声波的抑制能力，并提高声波在声导管3中的透射系数，从而显著改善语音输入装置的降噪效果。

声导管3内滤波音腔的设计，目标是优化声导管3的反射系数和透射系数，在此过程中主要运用了声波导管理论。根据声波导管理论，声波在导管中的传播遵循特定的规律，研究结果表明，声波的反射系数（r_p）和透射系数（t_I）与导管的横截面面积、内径有相关性，体现为如下公式：

上述公式中各变量的代表的含义分别为，

r_p：反射系数 P：声压

S₂₁：S1/S2 S₁：孔一端的面积 S₂：孔另一端的面积

上述公式中各变量的代表的含义分别为，

t_I：透射系数

S₁₂：S2/S1

根据上述规律，通过软件不停调试优化滤波音腔的梯度尺寸，从而达到最佳的优化设计。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可穿戴的智能语音输入设备，包括可穿戴式电子设备、以及带有麦克风的耳机；其特征在于，

所述耳机内设有蓝牙通信模块（200）；所述可穿戴式电子设备中设有蓝牙通信模块（300）、语音识别模块（400）、系统控制模块（500）；

所述耳机与语音识别模块（400）通过蓝牙通信模块（200、300）建立连接，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的语音控制信号；

所述语音识别模块（400）与系统控制模块（500）之间建立数据连接通道，并相互传送用于控制可穿戴式电子设备的数据控制信号。

2.根据权利要求1所述的可穿戴的智能语音输入设备，其特征在于，所述耳机内设有语音输入降噪模块（100），该降噪模块包括外壳（1），麦克风（4）、以及设于外壳（1）内的声导管（3），所述声导管（3）的内径从前至后呈梯度变化，形成具有二阶以上的滤波音腔；所述声导管（3）一端通向麦克风（4），另一端通向外部空间。

3.根据权利要求2所述的可穿戴的智能语音输入设备，其特征在于，所述声导管（3）的靠近麦克风（4）一端内径较大，另一端内径较小。

4.根据权利要求3所述的可穿戴的智能语音输入设备，其特征在于，所述声导管（3）内具有三阶或四阶滤波音腔。

5.根据权利要求2或3或4所述的可穿戴的智能语音输入设备，其特征在于，所述外壳（1）上设有进音孔（5），进音孔（5）与声导管（3）相通。

6.根据权利要求2或3或4所述的可穿戴的智能语音输入设备，其特征在于，所述外壳（1）内设有固定靴（2），麦克风（4）和声导管（3）均通过固定靴（2）予以固定。