KR100906676B1 - 지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법에 관한 것으로, 음성신호의 이득레벨을 세분화시켜 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 음성신호를 선택하여 음성인식을 수행함으로써, 음원의 거리에 구속받지 않고 음성 인식율을 극대화할 수 있도록 한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 좌우측에 각각 소정 개수로 이루어져, 음성신호를 입력받아 소정 레벨로 세분화된 다수의 고정이득에 의해 각기 증폭하는 마이크부; 상기 마이크부에서 출력되는 다수의 증폭신호를 디지털 신호로 각기 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 다수의 디지털 신호를 각기 저장하는 버퍼부; 상기 버퍼부에 저장된 다수의 디지털 신호를 입력받아 이를 음성신호로 처리하는 음성처리부; 및 상기 음성처리부에서 출력되는 신호에 의해, 음성명령을 인식하는 음성인식부를 포함하며, 상기 음성처리부는, 상기 버퍼부에 저장된 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고, 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하도록 구성한다.

Description

지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법{VOICE RECOGNITION APPARATUS OF INTELLIGENCE ROBOT AND METHOD THEREOF}

도1은 종래 로봇의 음성인식방법을 보인 개략도.

도2는 본 발명 지능형 로봇의 음성인식장치에 대한 구성을 보인 블록도.

도3은 본 발명 지능형 로봇의 음성인식방법에 대한 동작흐름도.

도4는 도2에 있어서, 본 발명 음성인식방법을 보인 개략도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:마이크부 20:아날로그/디지털변환부

30:버퍼부 40:음성처리부

50:음성인식부

본 발명은 지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 마이크가 부착된 로봇에서 음원의 거리에 구속받지 않고 음성 인식율을 극대화할 수 있도록 한 지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법에 관한 것이다.

근래, 음성인식에 대한 소비자 요구의 증대에 따라 음성인식을 위한 마이크가 부착된 로봇 제품이 개발되어 시판되고 있는데, 일반적으로, 로봇에는 음원을 수집하기 위한 스테레오 마이크가 좌우 2개 부착되어 있다.

상기 스테레오 마이크를 통해 일정시간 수집한 음원의 압력, 주파수, 스펙트럼, 지속시간, 엔벨로프와 같은 물리적량과, 라우드니스, 피치, 음색을 입력받아, 이를 로봇에 내장된 음성인식수단을 이용하여 음원의 음성내용을 인식한다.

상기 음성인식수단을 구비한 로봇은, 음성 센서에 의해 감지된 음성이 오디오-주파수 대역 또는 고주파수 대역을 가질 경우에, 그 음성에 의해 정해진 한 가지의 동작을 수행하게 된다.

상기 로봇의 음성인식수단에는, 고정이득이나 자동이득이 적용된 마이크와 그 마이크를 통해 입력되는 음원데이터를 저장할 버퍼와, 저장된 음원데이터를 신호처리할 음성처리부로 구성되어, 음성인식에 따라 로봇이 동작을 한다.

그러나, 상술한 로봇은, 도1에서 보는 바와같이, 마이크의 이득을 고정시킨 고정이득에 의해 음성인식을 수행하는 경우, 가까운 거리의 음원일 때 수집된 데이 터는 클리핑 때문에 음성인식율이 떨어지게 되고, 먼거리의 음원일 때는 수집된 데이터가 소신호이므로 증폭을 하더라도 잡음의 증폭을 초래하기 때문에 음성 인식율이 떨어지게 되다.

또한, 마이크의 이득을 가변하는 자동이득에 의해 음성인식을 수행하는 경우, 근거리에 음원이 있을 때 초기에 클리핑이 생긴 데이터를 포함한 버퍼 데이터를 바탕으로 음성인식을 하기 때문에 음성인식율이 낮아지게 되고, 원거리에 음원이 있을 때에는 초기에 소신호가 버퍼링된 데이터를 바탕으로 음성인식을 하기때문에 음성 인식율이 낮아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 음성신호의 이득레벨을 세분화시켜 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 음성신호를 선택하여 음성인식을 수행함으로써, 음원의 거리에 구속받지 않고 음성 인식율을 극대화할 수 있도록 한 지능형 로봇의 음성인식장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지능형 로봇에 있어서, 좌우측에 각각 소정 개수로 이루어져, 음성신호를 입력받아 소정 레벨로 세분화된 다수의 고정이득에 의해 각기 증폭하는 마이크부; 상기 마이크부에서 출력되는 다수의 증폭신호를 디지털 신호로 각기 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 다수의 디지털 신호를 각기 저장하는 버퍼부; 상기 버퍼부에 저장된 다수의 디지털 신호를 입력받아 이를 음성신호로 처리하는 음성처리부; 및 상기 음성처리부에서 출력되는 신호에 의해, 음성명령을 인식하는 음성인식부를 포함하며, 상기 음성처리부는, 상기 버퍼부에 저장된 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고, 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력된 음성신호를 기설정된 복수 레벨의 고정이득으로 각각 증폭하는 마이크부; 상기 증폭된 복수의 신호를 디지털 신호로 각각 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 상기 변환된 복수의 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 음성처리부; 및 상기 신호처리된 신호의 음성명령을 인식하고, 상기 인식된 음성명령에 해당하는 기능을 실행하는 음성인식부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자에 의해 발생한 음성명령을, 소정 레벨 간격으로 세분화된 고정이득으로 각기 증폭하여 다수의 디지털 신호로 변환하여 저장하는 제1 과정; 상기 다수의 디지털 신호 중 클리핑의 존재 유무를 판단하는 제2 과정; 상기 판단 결과, 클리핑이 존재하면, 클리핑이 존재하는 해당 디지털 신호를 제외한 다수의 디지털 신호 중에서 신호대잡음비가 가장 큰 디지털 신호를 선택하는 제3 과정; 및 상기 선택된 디지털 신호를 음성처리하여, 사용자의 음성명령을 인식함과 아울러 상기 음성명령을 실행하는 제4 과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력된 음성신호를 기설정된 복수 레벨의 고정이득으로 각각 증폭하는 제1 과정; 상기 증폭된 복수의 신호를 디지털 신호로 각각 변환하는 제2 과정; 상기 변환된 복수의 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 제3 과정; 및 상기 신호처리된 신호의 음성명령을 인식하고, 상기 인식된 음성명령에 해당하는 기능을 실행하는 제4 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 로봇의 음성인식장치 및 방법에 대한 실시예의 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명 로봇의 음성인식장치에 대한 실시예의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와같이 좌우측에 각각 3개로 이루어져, 음성신호를 입력받아 세개의 레벨로 세분화된 고정이득에 의해 각기 증폭하는 마이크부(10)와; 상기 마이크부(10)에서 출력되는 세개의 증폭신호를 디지털 신호로 각기 변환하는 아날로그/디지털 변환부(20)와; 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 출력되는 다수의 디지털 신호를 각기 저장하는 버퍼부(30)와; 상기 버퍼부(30)에 저장된 다수의 디지털 신호를 입력받아 이를 음성신호로 처리하는 음성처리부(40)와; 상기 음성처리부(40)에서 출력되는 신호에 의해, 음성명령을 인식하는 음성인식부(50)로 구성한다.

도3은 본 발명 로봇의 음성인식방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 사용자에 의해 발생한 음성명령을, 소정 레벨 간격으로 세개로 세분화된 고정이득으로 각기 증폭하여 다수의 디지털 신호로 변환하여 저장하는 제1 과정과; 상기 다수의 디지털 신호 중 음원신호에 보다 가까운 디지털 신호를 선택하는 제2 과정과; 상기 제2 과정에서 선택된 디지털 신호를 음성처리하여, 사용자의 음성명령을 인식함과 아울러 그 음성명령을 실행하는 제3 과정으로 이루어진다.

상기 제2 과정은, 다수의 디지털 신호에 대하여 클리핑의 존재유무를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 클리핑이 존재하면, 해당 디지털 신호를 제외한 다수의 디지털 신호 중에서 신호대잡음비가 가장 큰 디지털 신호를 선택하는 제2 단계로 이루어지며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 마이크부(10)는, 좌우측에 각각 3개의 마이크로 이루어져, 도4와 같이 음성신호를 입력받아 세개의 레벨로 세분화된 고정이득에 의해 각기 증폭하고, 아날로그/디지털 변환부(20)는 상기 마이크부(10)에서 출력되는 세개의 증폭신호를 디지털 신호로 각기 변환하여 이를 버퍼부(30)에 인가한다.

이에 따라, 상기 버퍼부(30)는 상기 아날로그/디지털 변환부(20)에서 출력되는 다수의 디지털 신호를 각기 저장하고, 음성처리부(40)는 상기 버퍼부(30)에 저장된 다수의 디지털 신호를 입력받아 이를 음성신호 처리한다.

이때, 상기 음성처리부(40)는 상기 버퍼부(30)에 저장된 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고, 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하여 이를 음성인식부(50)에 인가한다.

이에 따라, 상기 음성인식부(50)는 상기 음성처리부(40)에서 출력되는 신호에 의해, 음성명령을 인식하여 그에 따른 음성명령을 실행하도록 제어한다.

더욱 상세하게, 도3을 참조하여 설명하면, 사용자에 의해 발생한 음성명령을, 소정 레벨 간격으로 세개로 세분화된 고정이득으로 각기 증폭하여 다수의 디지털 신호로 변환하여 저장한다.

그 다음, 상기 저장된 다수의 디지털 신호 중 음원신호에 보다 가까운 디지털 신호를 선택하는데, 즉 다수의 디지털 신호에 대하여 클리핑의 존재유무를 판단하여, 임의의 디지털 신호에 클리핑이 존재하면, 해당 디지털 신호를 제외한 다수의 디지털 신호 중에서 신호대잡음비가 가장 큰 디지털 신호를 선택한다.

이때, 상기 클리핑의 존재유무는, 가장 큰 값의 고정이득으로 증폭된 디지털 신호에서 작은 값의 고정 이득으로 증폭된 디지털 신호순으로 순차적으로 검사하여 판단한다.

이후, 상기에서 선택된 디지털 신호를 음성처리하여, 사용자의 음성명령을 인식함과 아울러 그 음성명령을 실행한다.

다시 말해서, 본 발명은, 도4에서와 같이, 좌/우측 제1 마이크, 좌/우측 제2 마이크, 좌/우측 제3 마이크에 각각 고정 이득을 상,중,하로 설정하여, 각 설정 레벨로 이득 제어된 음원을 수집하여 버퍼링할 때, 그 버퍼링된 데이터에 클리핑이 있는 버퍼링 데이터는 무시하고, 클리핑 되지 않은 버퍼링 데이터 중에서 신호대잡음비가 가장 큰 것, 즉 음원신호에 보다 가까운 버퍼링 데이터를 선택하여 음성처리한 후, 그 처리된 음성을 인식하여, 사용자의 음성명령을 실행한다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시 예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은, 마이크의 고정이득을 상~하값의 이득레벨로 세분화하여 그 이득레벨에 따라 음성신호를 각각 이득 제어하여 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 음성신호를 선택하여 음성인식을 수행함으로써, 음원의 거리에 구속받지 않고 음성 인식율을 극대화하는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 지능형 로봇에 있어서,

   좌우측에 각각 소정 개수로 이루어져, 음성신호를 입력받아 소정 레벨로 세분화된 다수의 고정이득에 의해 각기 증폭하는 마이크부;

   상기 마이크부에서 출력되는 다수의 증폭신호를 디지털 신호로 각기 변환하는 아날로그/디지털 변환부;

   상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 다수의 디지털 신호를 각기 저장하는 버퍼부;

   상기 버퍼부에 저장된 다수의 디지털 신호를 입력받아 이를 음성신호로 처리하는 음성처리부; 및

   상기 음성처리부에서 출력되는 신호에 의해, 음성명령을 인식하는 음성인식부를 포함하며,

   상기 음성처리부는,

   상기 버퍼부에 저장된 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고, 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 마이크부는

   아날로그 음원신호를 증폭하는 좌측3개, 우측3개의 스테레오 마이크로 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식장치.
4. 사용자에 의해 발생한 음성명령을, 소정 레벨 간격으로 세분화된 고정이득으로 각기 증폭하여 다수의 디지털 신호로 변환하여 저장하는 제1 과정;

   상기 다수의 디지털 신호 중 클리핑의 존재 유무를 판단하는 제2 과정;

   상기 판단 결과, 클리핑이 존재하면, 클리핑이 존재하는 해당 디지털 신호를 제외한 다수의 디지털 신호 중에서 신호대잡음비가 가장 큰 디지털 신호를 선택하는 제3 과정; 및

   상기 선택된 디지털 신호를 음성처리하여, 사용자의 음성명령을 인식함과 아울러 상기 음성명령을 실행하는 제4 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식방법.
5. 삭제
6. 제4 항에 있어서, 상기 제2 과정은,

   클리핑의 존재유무를, 가장 큰값의 고정이득으로 증폭된 디지털 신호에서 작은 값의 고정 이득으로 증폭된 디지털 신호순으로 순차적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식방법.
7. 입력된 음성신호를 기설정된 복수 레벨의 고정이득으로 각각 증폭하는 마이크부;

   상기 증폭된 복수의 신호를 디지털 신호로 각각 변환하는 아날로그/디지털 변환부;

   상기 변환된 복수의 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 음성처리부; 및

   상기 신호처리된 신호의 음성명령을 인식하고, 상기 인식된 음성명령에 해당하는 기능을 실행하는 음성인식부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 마이크부는,

   지능형 로봇의 소정 위치에 설치된 복수의 마이크를 구비하며, 상기 복수의 마이크를 통해 입력된 음성신호를 상기 기설정된 복수 레벨의 고정이득으로 각각 증폭하는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 복수의 디지털 신호를 저장하는 버퍼부를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식장치.
10. 입력된 음성신호를 기설정된 복수 레벨의 고정이득으로 각각 증폭하는 제1 과정;

    상기 증폭된 복수의 신호를 디지털 신호로 각각 변환하는 제2 과정;

    상기 변환된 복수의 디지털 신호 중에서, 클리핑이 없고 신호대잡음비가 큰 신호를 선택하여 신호처리하는 제3 과정; 및

    상기 신호처리된 신호의 음성명령을 인식하고, 상기 인식된 음성명령에 해당하는 기능을 실행하는 제4 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 과정은,

    지능형 로봇의 소정 위치에 설치된 복수의 마이크를 통해 상기 음성신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 지능형 로봇의 음성인식방법.

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