JP4714925B2 - Voice input device for electric wheelchair - Google Patents
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Description
本発明は、電動車椅子を操作するユーザのための電動車椅子搭載用音声入力装置に関する。 The present invention relates to an electric wheelchair-mounted voice input device for a user who operates an electric wheelchair.
音声により制御する電動車椅子に関する技術は、特開2003−310665や特開平6−225910等に示されているが、いずれも音声の入力装置としてシングルマイクロフォンの使用を前提としている。このシングルマイクロフォンとは、1つのマイクロフォンを意味し、入力用の音声を拾うために1つのマイクロフォンを用いる使用形態を有する。
様々な環境騒音が存在する実環境下で音声により電動車椅子を操作する場合、雑音に対して頑健な音声認識技術の実現が必要不可欠である。
従来のシングルマイクロフォンから入力される音声で制御可能な電動車椅子では、雑音の混入を抑えるためにヘッドセットなどの接話型マイクロフォンを用いる必要がある。
しかし、ヘッドセットマイクロフォンは、電動車椅子を使用する度に装着する必要があり、またヘッドセットマイクロフォンの位置がずれた場合には自分で修正する必要がある。
これでは、例えば、ある程度発話はできるが、手を自由に動かすことが困難な障害者などにとっては、必ずしも実用的ではないという問題がある。この問題を解消するためには、マイクロフォンを電動車椅子に固定する必要がある。
しかし、この場合、車椅子の振動がマイクロフォンに伝わり雑音が混入する問題や、話者とマイクロフォン間の距離が遠くなると周囲雑音が混入しやすくなり認識精度が劣化する問題、または周囲雑音により引き起こされる車椅子の誤動作の問題などがある。
When operating an electric wheelchair by voice in an actual environment where various environmental noises exist, it is essential to realize a voice recognition technology that is robust against noise.
In a conventional electric wheelchair that can be controlled by voice input from a single microphone, it is necessary to use a close-talking microphone such as a headset in order to suppress the mixing of noise.
However, the headset microphone needs to be worn every time the electric wheelchair is used, and if the headset microphone is misaligned, it needs to be corrected by itself.
In this case, for example, there is a problem that it is not always practical for a disabled person who can speak to some extent but has difficulty in moving his / her hand freely. In order to solve this problem, it is necessary to fix the microphone to the electric wheelchair.
However, in this case, the problem is that the vibration of the wheelchair is transmitted to the microphone and noise is mixed, the problem that the ambient noise is likely to be mixed when the distance between the speaker and the microphone is increased, and the recognition accuracy deteriorates, or the wheelchair caused by the ambient noise. There is a problem of malfunction.
一方、聴覚障害者など、車のクラクションなどの音により危険を知らせる情報の把握が困難な場合に、障害者に代わって何の音がどの方向から鳴っているかを視覚的に示す手段が求められている。
マイクロフォンアレイを用いた処理において、マイクロフォン間の相対的な位置関係がいかなる状況下においても維持されることが必要不可欠である。例えば、走行中、2本あるマイクロフォンアレイの内の1本が壁からの突起物などに接触し、マイクロフォンを並べている金具が変形してしまうと、車椅子と障害物の衝突という緊急事態にあるにも関わらず音声での車椅子制御が不可能になってしまうという問題が発生する。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、雑音や振動のある状況、また障害物にマイクロフォンスタンドが接触するような状況においても操作者の音声指示をより正確に検出できるようにマイクロフォンを配置し、操作者の乗る車両の制御を正確に行えるようにする音声入力装置を提供することにある。
On the other hand, when it is difficult to grasp information that informs danger by sounds such as car horns, such as hearing impaired people, there is a need for a means to visually indicate what sound is coming from which direction on behalf of the disabled person. ing.
In processing using a microphone array, it is essential that the relative positional relationship between the microphones be maintained under any circumstances. For example, when one of the two microphone arrays touches a projection from the wall while driving and the brackets on which the microphones are arranged are deformed, there is an emergency situation where a wheelchair and an obstacle collide. Nevertheless, there is a problem that wheelchair control by voice becomes impossible.
In view of the above problems, an object of the present invention is to arrange a microphone so that an operator's voice instruction can be detected more accurately even in a situation where there is noise or vibration, or a situation where a microphone stand contacts an obstacle. Another object of the present invention is to provide a voice input device that can accurately control a vehicle on which an operator rides.
電動車椅子等に搭載するマイクロフォンアレイ音声入力装置は、マイクロフォンを搭載する2本の金具が、平行に背後から両肩上を通って操作者の口元より先まで達する程度の長さを持ち、その金具上にマイクロフォンを複数個配置する。
電動車椅子等に搭載するマイクロフォンアレイ音声入力装置は、2本の支柱の下にそれぞれショックアブソーバを入れ、更にその2本の支柱を繋ぐ金具の中央に上下に移動可能な金具を取り付けそこにスプリングを入れることにより上下の振動を吸収し、2本の支柱を繋ぐ金具の中央にある金具を挟んで両側にスプリングをそれぞれ入れることで、横方向の振動を吸収する。
上記のように、マイクロフォンスタンドは、2本の支柱の下に設置されたショックアブソーバと、2本の支柱を繋ぐ金具の中央に取り付けられた金具により支えられている。そして、中央の金具は上下方向に移動できるだけでなく、その軸を中心として回転することができる。この構造により、マイクロフォンスタンドは、平行マイクロフォンアレイの形状を維持したまま、中央金具の中心を軸として、ある範囲内の角度でねじれることが可能となる。
電動車椅子等に搭載するマイクロフォンアレイ音声入力装置は、2本の支柱が入子式構造のため、支柱と支柱上方にある横向きの金具は上下に長さが調整可能で、かつ支柱上方の横向き金具も入子式構造を有するため両肩上のマイクロフォンを搭載する金具間の幅も調整可能で、マイクロフォンを搭載する金具も前後方向の位置が調整可能とする。
A microphone array voice input device mounted on an electric wheelchair or the like has a length that allows the two brackets on which the microphones are mounted to reach beyond the operator's mouth from the back through both shoulders in parallel. A plurality of microphones are arranged on the top.
A microphone array voice input device mounted on an electric wheelchair, etc., puts a shock absorber under the two struts, and attaches a metal fitting that can move up and down to the center of the metal fitting that connects the two struts. It absorbs vertical vibrations by inserting them, and absorbs lateral vibrations by inserting springs on both sides of the metal fittings at the center of the metal fittings connecting the two struts.
As described above, the microphone stand is supported by the shock absorber installed under the two struts and the metal fitting attached to the center of the metal fitting connecting the two struts. And the center metal fitting can not only move up and down, but can also rotate around its axis. With this structure, the microphone stand can be twisted at an angle within a certain range around the center of the central metal fitting while maintaining the shape of the parallel microphone array.
The microphone array voice input device mounted on an electric wheelchair etc. has two struts in a telescoping structure, so the length of the horizontal brackets above the columns and the columns can be adjusted up and down, and the horizontal brackets above the columns Since it has a telescopic structure, the width between the brackets on which the microphones on both shoulders are mounted can be adjusted, and the position of the brackets on which the microphones are mounted can also be adjusted.
具体的には以下のようになる。
(1)音声入力装置は、それぞれマイクロフォンを複数個離間してマイクロフォンアレイとして設けた一対のマイクロフォン取付体を、平行に、操作者の口の両側の位置に前記マイクロフォンが位置するように操作者が乗る車両に取り付け、前記車両に設けた制御手段により前記両マイクロフォンから取り込んだ信号から操作者の指示を音声認識し、その指示に従って前記車両を走行制御することを特徴とする。
(2)上記(1)記載の音声入力装置は、前記一対のマイクロフォン取付体が、平行に背後から両肩上を通って操作者の口元より先まで達する程度の長さを持ち、その上にマイクロフォンを配置できるようにしたことを特徴とする。
(3)上記(1)又は(2)記載の音声入力装置は、前記一対のマイクロフォン取付体を水平方向に伸びる調節バーの両端に取り付け、前記調節バーを一対の調節柱に取り付け、前記一対の調節柱を垂直方向の振動が抑制できる緩衝手段を介して前記車両に取り付け、前記一対の調節柱を水平方向の振動を抑制する制振機構を介して前記車両に取り付けたことを特徴とする。
(4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項記載の音声入力装置は、前記制振機構が、前記一対の調節柱にそれぞれ端部を固定する水平スライド棒と、前記車両に設けられる受け部材と、前記水平スライド棒を上下振動可能に遊挿するリング状部と前記受け部材の貫通孔に挿通される棒状部とを有する移動部材と、
前記各調節柱と前記リング状部の間に設けられ水平方向の振動を抑制するそれぞれのバネと、前記受け部と前記リング状部の間に設けられ垂直方向の振動を抑制するバネとを有することを特徴とする。
(5)上記(3)又は(4)記載の音声入力装置は、前記一対のマイクロフォン取付体を水平方向に伸びる調節バーの両端に位置調節ができるように取り付け、前記調節バーを伸縮位置が調節できる一対の調節柱に取り付けたことを特徴とする。
Specifically:
(1) The voice input device includes a pair of microphone attachment bodies, each of which is provided as a microphone array with a plurality of microphones separated from each other. It is attached to a vehicle to be ridden, and an instruction from an operator is recognized by voice from signals taken from both microphones by a control means provided in the vehicle, and the vehicle is controlled to travel according to the instruction.
(2) In the voice input device according to (1), the pair of microphone attachment bodies have such a length that the parallel microphones pass from behind to above the shoulders and reach beyond the operator's mouth. A feature is that a microphone can be arranged.
(3) In the voice input device according to (1) or (2), the pair of microphone attachment bodies are attached to both ends of an adjustment bar extending in a horizontal direction, the adjustment bar is attached to a pair of adjustment pillars, The adjustment column is attached to the vehicle via a buffer unit that can suppress vertical vibration, and the pair of adjustment columns is attached to the vehicle via a vibration control mechanism that suppresses horizontal vibration.
(4) In the voice input device according to any one of (1) to (3), the vibration control mechanism is provided in the vehicle, a horizontal slide bar that fixes an end portion to each of the pair of adjustment columns, and the vehicle. A movable member having a receiving member, a ring-shaped portion that loosely inserts the horizontal slide rod so as to vibrate up and down, and a rod-shaped portion that is inserted through the through hole of the receiving member;
Each spring provided between each adjustment column and the ring-shaped portion to suppress horizontal vibration, and a spring provided between the receiving portion and the ring-shaped portion to suppress vertical vibration. It is characterized by that.
(5) In the audio input device according to (3) or (4), the pair of microphone attachment bodies are attached to both ends of an adjustment bar extending in a horizontal direction so that the position of the adjustment bar can be adjusted, and the adjustment position of the adjustment bar is adjusted. It is characterized by being attached to a pair of adjustable pillars.
ある程度の発話はできるが、手を自由に動かすことが困難な障害者などであっても、本発明の車椅子に固定されたマイクロフォンアレイ音声入力装置を用いることで、車椅子を自由に操作することができるようになる。
マイクロフォンの装着やマイクロフォン位置の修正などの手続きを必要としない実用的な電動車椅子が実現される。また前述した構造を持つマイクロフォンスタンドを採用することで、車椅子の振動による雑音の混入を抑えることが可能になる。本発明のマイクロフォンアレイ音声入力装置と音源分離処理や音源方向推定処理を組み合わせることで、様々な雑音が存在する実環境下でも、雑音と操作者の音声を分離し音声認識精度を改善することができ、また音源の到来方向推定により聴覚障害者などのためにどの方向から音がきているかを示すことができるようになる。
一対の調節柱を調節バーに連結した構造を持つマイクロフォンスタンドを採用することで、車椅子の振動による雑音の混入を抑えることが可能になり、またマイクロフォン・マイクロフォンアレイの位置を調整することが可能になる。
前述した構造を持つマイクロフォンスタンドを採用することで、マイクロフォンスタンドは、平行マイクロフォンアレイの形状を維持したまま、中央金具の中心を軸として、ある範囲内の角度でねじれることが可能となる。これにより、2本の内の1本のマイクロフォンアレイが障害物に接触しても、平行マイクロフォンアレイの形状は維持したまま、障害物を避けるようにねじれることで、マイクロフォンを並べている金具が変形することはなくなり、そのため、そのような危機的状態においても正しく音声による操作が行えるようになる。また、ユーザが姿勢を変えたり、ユーザの腕や肩がマイクロフォンスタンドに接触したりしても、ユーザに苦痛を与えずに、平行マイクロフォンアレイの形状を維持できる。
Even a handicapped person who can speak to a certain extent but cannot move his / her hand freely can use the microphone array voice input device fixed to the wheelchair of the present invention to freely operate the wheelchair. become able to.
A practical electric wheelchair that does not require procedures such as mounting a microphone and correcting the microphone position is realized. In addition, by using the microphone stand having the above-described structure, it is possible to suppress the mixing of noise due to wheelchair vibration. By combining the microphone array voice input device of the present invention with sound source separation processing and sound source direction estimation processing, noise and operator's voice can be separated and voice recognition accuracy can be improved even in a real environment where various noises exist. It is also possible to indicate from which direction the sound is coming for a hearing impaired person or the like by estimating the direction of arrival of the sound source.
By adopting a microphone stand that has a structure in which a pair of adjustment pillars are connected to an adjustment bar, it is possible to suppress noise mixing due to wheelchair vibration, and it is also possible to adjust the position of the microphone / microphone array Become.
By adopting the microphone stand having the above-described structure, the microphone stand can be twisted at an angle within a certain range around the center of the central metal fitting while maintaining the shape of the parallel microphone array. As a result, even if one of the two microphone arrays comes in contact with an obstacle, the parallelism of the parallel microphone array is maintained, and the brackets in which the microphones are arranged are deformed by twisting to avoid the obstacle. Therefore, the voice operation can be performed correctly even in such a crisis state. Further, even if the user changes his / her posture or his / her arm or shoulder contacts the microphone stand, the shape of the parallel microphone array can be maintained without causing any pain to the user.
平行にマイクロフォンアレイを配置することにより、
(1)話者の発話位置を特定できるようになる。
(2)マイクロフォンアレイの外周にある音源の方向を全方位で特定できるようになる。
(3)ユーザ音声と外周雑音が同時に起こる場合に、ユーザ音声を分離することができるようになる。
By arranging the microphone arrays in parallel,
(1) The speaker's utterance position can be specified.
(2) The direction of the sound source on the outer periphery of the microphone array can be specified in all directions.
(3) When the user voice and the peripheral noise occur at the same time, the user voice can be separated.
本願発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明の電動車椅子の実施形態について説明する。なお、以下に示す電動車椅子は、本発明の一実施形態であり、当該実施形態に限定されるものではない。
図1は本実施形態の音声入力装置を搭載した電動車椅子の外観図、図2は図1に示す音声入力装置の背面図、図3は図1に示す音声入力装置の側面図である。
図1に示す本発明の音声入力装置を搭載した電動車椅子は、音声入力装置1等を備える殿堂車椅子からなる。
電動車椅子は、例えば、車椅子としての、2つの後輪36a(図示省略)、36b、2つの前輪35a,35b、後輪36a、36bの上方に設置されたシート37と背もたれ40、背もたれ40の両側に設置された肘掛33a,33b、前輪35a,35bの前方に設置された足置き41a、41bを有すると供に、肘掛33aにはディスプレイ31が、そして肘掛33bにはジョイスティック32と緊急停止ボタン34がそれぞれ設けられている。背もたれ40には、音声入力装置1が取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Hereinafter, embodiments of the electric wheelchair of the present invention will be described. In addition, the electric wheelchair shown below is one Embodiment of this invention, and is not limited to the said embodiment.
1 is an external view of an electric wheelchair equipped with the voice input device of the present embodiment, FIG. 2 is a rear view of the voice input device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of the voice input device shown in FIG.
The electric wheelchair equipped with the voice input device of the present invention shown in FIG. 1 is a hallway wheelchair equipped with the
The electric wheelchair is, for example, as a wheelchair, two rear wheels 36a (not shown), 36b, two
音声入力装置1は、図2および図3に示されるように構成される。
電動車椅子の背もたれ40内の構造部品21上に有底筒状の案内筒3aと3bがその長さ方向に緩衝手段となるショックアブソーバ2aと2bを介して設けられる。
案内筒3aと3bの内部には、入れ子式にスライド体4aと4bが挿通自在に案内される。
案内筒3aおよび3bと、スライド体4aおよび4bとは、図示のように調節ネジ6aと6bで調節可能に螺合固定される。
スライド体4aおよび4bは、一端側がドーナツ型のリング部4eおよび4fに形成され、他端側が案内筒3aおよび3b内に遊挿可能な棒状部4cおよび4dに形成されている。案内筒3aとスライド体4aと調節ネジ6aで調節柱5aを構成し、案内筒3bとスライド体4bと調節ネジ6bで調節柱5bを構成する。
リング部4eおよび4f内には、筒状案内バー7が挿通配置される。
筒状案内バー7内にはスライドバー8aおよび8bが挿通自在に遊挿されている。
筒状案内バー7とスライドバー8aおよび8bは、図示のように調節ネジ10aと10bで調節可能に螺合固定される。筒状案内バー7、スライドバー8aと8bおよび調節ネジ10aと10bにより調節バー9を構成する。また、一対の調節柱5aと5bを調節バーに連結してマイクロフォンスタンドを構成する。
The
The bottomed
Inside the
The
One end side of the
A
In the
The
スライダバー8aおよび8bの端部は、取付金具11aおよび11bの軸孔13a、13bに、回転自在に遊嵌されている。スライダバー8aおよび8bの取付角度が調節できるように調節ネジ12aと12bで調節可能に螺合固定されている。
取付金具11aおよび11bには、スライドバー8aおよび8bの長さ方向と直行する向きに長孔14aおよび14bが設けられている。長孔14aおよび14b内には、必要な長さ(例えば、操作者の口元に届く程度)を有する任意形状、例えば棒状のマイクロフォン取付体16aと16bが遊挿配置されている。
マイクロフォンアレイ17a、17bを設けたマイクロフォン取付体16a、16bを平行配置したものを平行マイクロフォンアレイ体18a、18bという。
一対のマイクロフォン取付体は、平行に背後から両肩上を通って操作者の口元より先まで達する程度の長さを持ち、その上にマイクロフォンを配置できるようにする。
取付金具11aおよび11bとマイクロフォン取付体16aおよび16bは、調節ネジ15aと15bにより、操作者に合わせた任意の位置で互いに固定される。
マイクロフォン取付体16aおよび16bの一端側には、マイクロフォンを任意数連設したマイクロフォンアレイ17a、17bを調節自在に設ける。マイクロフォンの数、配置間隔等は任意に設定する。マイクロフォンは、マイクロフォン取付体16aおよび16bに各1個設けることもできる。しかし、マイクロフォン取付体16aおよび16bにそれぞれ複数個のマイクロフォンからなるマイクロフォンアレイ17a、17bを設けるのが好ましい。
The ends of the slider bars 8a and 8b are loosely fitted in the shaft holes 13a and 13b of the mounting
The mounting
The
The pair of microphone attachment bodies have such a length that they reach from the back of the operator through the shoulders in parallel to the mouth of the operator, and the microphone can be placed thereon.
The mounting
On one end side of the
制振機構30は、水平方向および垂直方向の振動を抑制する緩衝機能を有し、調節柱5a、5bの案内筒3aと3bに設けられる。
電動車椅子の背もたれ40内の構造部品22に支持部材23を介して受け部材24が設けられている。受け部材24には、垂直方向の貫通孔(点線表示)が設けられている。該貫通孔内には移動部材25の一端側の棒状部25aが挿通案内されている。移動部材25の他端側のリング状部25bには貫通孔(点線表示)が設けられている。該貫通孔内には、案内筒3aおよび案内筒3bから突出した水平スライド棒26が摺動案内される。
移動部材25のリング状部25bと受け部材24との間には伸張バネ27が設けられる。移動部材25のリング状部25bと案内筒3aの間の水平スライド棒26の外周には伸張バネ28が設けられ、移動部材25のリング状部25bと案内柱3bの間の水平スライド棒26の外周には伸張バネ29が設けられている。
伸張バネ27は音声入力装置1の垂直方向(案内筒の長さ方向)の振動をバネの弾性により抑制する。
伸張バネ28および29は音声入力装置1の水平方向(調節バーの長さ方向)の振動をバネの弾性により抑制する。
The damping
A receiving
An
The
The extension springs 28 and 29 suppress the vibration of the
制振機構30は、電動車椅子の構造部品に設けられた支持部材23と、支持部材23に設けられた受け部材24と、受け部材24の垂直方向の貫通孔(点線表示)内に一端側の棒状部25aが挿通案内され、水平スライド棒26に他端のリング状部25bが摺動案内される移動部材25と、移動部材25のリング状部25bと受け部材24との間の棒状部25aの外周に設けられる伸張バネ27と、案内筒3aと案内筒3bにそれぞれの端が取り付けられる水平スライド棒26と、移動部材25のリング状部25bと案内筒3aの間の水平スライド棒26の外周に設けられる伸張バネ28と、移動部材25のリング状部25bと案内柱3bの間の水平スライド棒26の外周に設けられる伸張バネ29とからなる。
さらに、好ましくは、制振構造として、上記制振機構30に、調節柱5a、5bの案内筒3a、3bと背もたれ40内の構造部品21との間に設けるショックアブソーバ2a、2bを追加する。
これにより、電動車椅子等の走行車両による走行時の有害な振動を有効に抑制することができる。
The
Further preferably,
Thereby, the harmful vibration at the time of driving | running | working with traveling vehicles, such as an electric wheelchair, can be suppressed effectively.
図4は本発明の電動車椅子の機能ブロック図である。
図4に示すように、電動車椅子の機能はブロックで表すと、音声入力装置の一部を構成する2個の平行マイクロフォンアレイ18aと18b、マイクロフォンアンプ61、ADC(アナログ/デジタル変換器)61、表示手段となるディスプレイ31、制御手段となるCPU(中央演算処理装置)ボード63と記憶装置64、駆動手段となる駆動制御手段65と駆動モータ67、操作手段となるジョイスティック32や緊急停止ボタン34などの操作スイッチ66を有する。CPU63と駆動制御手段65は、シリアルケーブル69で接続する。
マイクロフォンアンプ61、ADC(アナログ/デジタル変換器)61、制御手段となるCPU(中央演算処理装置)ボード63と記憶装置64、駆動手段となる駆動制御手段65と駆動モータ67は、車椅子のシート37や背もたれ40中に収納してある。
制御手段は、マイクロフォンアンプ61、ADC(アナログ/デジタル変換器)61、制御手段となるCPU(中央演算処理装置)ボード63と記憶装置64を有する。
FIG. 4 is a functional block diagram of the electric wheelchair of the present invention.
As shown in FIG. 4, when the function of the electric wheelchair is represented by a block, two
A
The control means includes a
(平行マイクアレイ音声入力装置)
音声入力手段は、ユーザ音声を受音するために相互に離間して配置した複数のマイクアレイ17a、17bからなる受音手段を備える。
図2および図3に示した平行マイクアレイ音声入力装置の構成について、以下に説明する。図2に示すように、マイクロフォンを複数個アレイ状に取り付ける2本のマイクロフォン取付体16a,16bは、一端を取付金具11a、11bに固定し、任意の間隔、例えば37cmの間隔で平行に背後から両肩上を通ってユーザの口元より先まで達する程度の長さを持ち、左右それぞれのマイクロフォン取付体16a,16b上に任意数、例えば4つのマイク(計8個)を任意の間隔、例えば3cm間隔で配置している。
走行中の振動に対しては、制振機構30、例えば2本の案内筒3a,3bの下にショックアブソーバ2a、2bを入れ、更にその2本の支柱を繋ぐ水平スライド棒26の中央に上下に移動可能な移動部材25のリング状部25bを取り付け、案内筒3aおよび3bとリング状部25bの間の水平スライド棒26の外周に水平方向の振動を抑制するバネをそれぞれ設け、移動部材25のリング状部25bに連設される棒状部25aを、外周に垂直方向の振動を抑制するバネを設けた状態で、背もたれ40の機構部品に連結する受け部材24の貫通孔に遊挿する。
(Parallel microphone array audio input device)
The voice input means includes a sound receiving means including a plurality of
The configuration of the parallel microphone array audio input device shown in FIGS. 2 and 3 will be described below. As shown in FIG. 2, two
For vibration during traveling, the
上記のようにバネ27を設けることにより上下の振動を吸収する機構を用いる。また、必要に応じて、前記上下移動可能な金具、即ち、移動部材25のリング状部25bを挟んで左右にもバネ28,29を入れることで、横方向の振動を吸収する。
マイクロフォン取付体16a、16bの高さ・幅およびマイクの位置は既に説明したように使用者毎に調整可能となっている。
音声入力装置1は、音声を採取し、CPUへ入力するための受音手段として、図2および図3に示すように、平行マイクロフォンアレイ体18a、18bと、マイクロフォンアンプとADC(アナログ/デジタルコンバータ)61を有する。
受音手段は、少なくとも各1個のマイクを備え、好ましくは多数個のマイクをアレイ状に配置したマイクアレイが好ましい。また、マイクの配置方向は、少なくとも相互に離間して、音源からのベクトルが異なるようにする。さらに好ましくは、マイクがユーザの両側に配置されていることが好ましい。このようにユーザの両側に配置されることにより、ユーザの音声入力が容易に且つ明瞭になる。
A mechanism that absorbs vertical vibration by providing the
The height and width of the
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
The sound receiving means includes at least one microphone, and preferably a microphone array in which a large number of microphones are arranged in an array. The microphones are arranged at least apart from each other so that the vectors from the sound sources are different. More preferably, the microphones are preferably arranged on both sides of the user. By being arranged on both sides of the user in this way, the user's voice input becomes easy and clear.
(発声位置推定手段と制御手段)
CPU(中央演算処理装置)ボード68は、CPUを搭載したボードからなり、発声位置推定手段および制御手段を含む。発声位置推定手段および制御手段は、CPUボード68に接続される記憶装置64を備える。
図5はマイクロフォンアレイの機能説明図である。
発声位置推定手段は、図5に示すように、前記受音手段で受音したマルチチャネル音声データに基づきユーザの発声位置を推定し発声位置推定信号を出力する。
制御手段は、前記発声位置推定信号および前記補助操作信号に基づき前記駆動制御手段を制御する。
ADC61とCPUボード63はUSBケーブル68を介して接続し、マイクアンプおよびADC61の電源はCPUボード63から供給する。サンプリングレートは任意に設定でき、例えば8kHzとし、量子化ビット数は任意に設定でき、例えば16bitとする。処理精度を上げるときには、サンプリングレートおよび量子化ビット数を上げる。
(Speech position estimation means and control means)
The CPU (central processing unit)
FIG. 5 is a functional explanatory diagram of the microphone array.
As shown in FIG. 5, the utterance position estimation means estimates the user's utterance position based on the multichannel audio data received by the sound reception means and outputs a utterance position estimation signal.
The control means controls the drive control means based on the utterance position estimation signal and the auxiliary operation signal.
The
(補助入力手段)
補助操作手段は、操作スイッチ66で代表され、例えばジョイスティック(図示省略)からなる座標位置指定手段、および、緊急停止ボタン(図示省略)により補助操作信号を出力する。
(Auxiliary input means)
The auxiliary operation means is represented by an
(画像表示手段)
画像表示手段は、ディスプレイ31を有し、前記発声位置推定信号および車椅子の状態等を視覚的に示す。
(Image display means)
The image display means has a
(駆動手段)
駆動手段は、駆動制御装置65を備え、車椅子の車輪の駆動源である駆動モータ67を駆動制御する。
(Driving means)
The drive means includes a
(発声位置検出)
上記発声位置推定手段により、複数の受音手段を備えた音声入力装置からの入力信号を用いて発声位置検出処理を行う。
音声で車椅子を制御するためには、マイクロフォンから入力された音が、ユーザ音声なのか、それとも環境騒音なのかを特定する必要がある。これはその音源の位置を推定することで判断できる。もし、車椅子の外に音源があればその音源は環境騒音と判断し、また車椅子内部に音源がある場合はユーザ音声と判断する。
例えば、マイクロフォンアレイを1本だけ使用する場合、音波の到来方向を推定することはできるが、マイクロフォンアレイから音源までの距離を測定することは困難である。一方、図5に示すように、マイクロフォンアレイを2本平行に配置することで、それぞれのマイクロフォンアレイで音波の到来方向を推定し、その交点として音源の座標を推定することが原理的に可能となる。
以上の理由により、本発明では、図5に示すような平行マイクロフォンアレイを採用する。
(Speech position detection)
The utterance position estimation means performs utterance position detection processing using input signals from a voice input device having a plurality of sound reception means.
In order to control the wheelchair by voice, it is necessary to specify whether the sound input from the microphone is user voice or environmental noise. This can be determined by estimating the position of the sound source. If there is a sound source outside the wheelchair, the sound source is judged as environmental noise, and if there is a sound source inside the wheelchair, it is judged as user voice.
For example, when only one microphone array is used, the direction of arrival of sound waves can be estimated, but it is difficult to measure the distance from the microphone array to the sound source. On the other hand, as shown in FIG. 5, by arranging two microphone arrays in parallel, it is possible in principle to estimate the direction of arrival of sound waves with each microphone array and to estimate the coordinates of the sound source as the intersection. Become.
For the above reasons, the present invention employs a parallel microphone array as shown in FIG.
電動車椅子をはじめ、自動車、クレーン車やショベルカーなど雑音が大きく複雑な操作のため手が使えないような重機等の車両、家庭内におけるソファーや椅子などに設置することで様々な家電を音声により操作するなど、その他様々な雑音があり更に振動を伴うような環境下で音・音声による操作を必要とする状況において利用可能である。 Various electric appliances can be heard by voice by installing them on electric wheelchairs, vehicles such as automobiles, cranes and excavators, such as heavy machinery that cannot be used by hands because of complicated operations with high noise, sofas and chairs in the home, etc. It can be used in situations where operation by sound or voice is required in an environment where there are various other noises, such as operation, and vibration is further involved.
1 音声入力装置
2 シヨックアブソーバ
3a、3b 案内筒
4a、4b スライド体
5a、5b 調節柱
6a、6b 調節ネジ
7a、7b 筒状案内バー
8a、8b スライドバー
9 調節バー
10a、10b 調節ネジ
11a、11b 取付金具
12a、12b 調節ネジ
13a、13b 軸孔
14a、14b 長孔
15a、15b 調節ネジ
16a、16b マイクロフォン取付体
17a、17b マイクロフォンアレイ
18a、18b 平行マイクロフォンアレイ体
23 支持部材
24 受け部材
25 移動部材
26 水平スライド棒
27、28,29 伸張バネ
30 制振機構
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一対の調節柱にそれぞれ端部を固定する水平スライド棒と、前記車両に設けられる受け部材と、前記水平スライド棒を上下振動可能に遊挿するリング状部と前記受け部材の貫通孔に挿通される棒状部とを有する移動部材と、前記各調節柱と前記リング状部の間に設けられ水平方向の振動を抑制するそれぞれのバネと、前記受け部と前記リング状部の間に設けられ垂直方向の振動を抑制するバネとを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の音声入力装置。 The vibration damping mechanism is
A horizontal slide bar for fixing an end to each of the pair of adjusting columns, a receiving member provided in the vehicle, a ring-like part for loosely inserting the horizontal slide bar so as to vibrate up and down, and a through hole of the receiving member. A movable member having a rod-shaped portion, a spring provided between each adjusting column and the ring-shaped portion for suppressing horizontal vibration, and a portion disposed between the receiving portion and the ring-shaped portion. The voice input device according to claim 1, further comprising a spring that suppresses vibration in a vertical direction.
5. The pair of microphone attachment bodies are attached to both ends of an adjustment bar extending in a horizontal direction so that the position can be adjusted, and the adjustment bar is attached to a pair of adjustment columns capable of adjusting an expansion / contraction position. The voice input device according to item.
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