救援机器人内的语音识别听觉导航

伍玉 毛明海

摘要

语音识别的救援机器人听觉导航系统，为救援工作提供了非常大的帮助作用，尤其是在火灾救援中，可弥补其它传感器的缺陷。因此，本文针对语音识别的救援机器人听觉导航方法做出了进一步探究，希望救援机器人听觉导航系统能够在救援中发挥更大的价值作用。

【关键词】语音识别 救援机器人 听觉 导航

在有地震以及火灾发生之后，最迫切的任务便是在废墟当中进行紧急搜救。其中，搜救的过程存在很多的危险，为救援人员带来了很大的阻碍和困难，妨碍了救援工作的快速进展。但是，利用救援机器人，可帮助救援人员实施相关的搜救工作，起到的效果非常理想。

1语音识别模塊

例如：在救火的过程中，对于语音识别移动机器人识听觉导航系统的应用，会起到关键性的作用，火灾通常会发生在建筑物内，因为墙体倒塌以及浓烟等因素，会对救援人员的工作造成很大的阻碍。尽管有救援机器人的帮助，但因为这些因素，机器人不能利用视觉传感器，超声波以及红外线等传感器对建筑物内部的呼叫目标进行找寻。所以，通过语音识别当中的听觉导航技术，会帮助机器人找到呼叫的目标，对救援工作起到的意义是十分重大的。听觉传感器的出现，将视觉传感器等在现场不能穿透障碍物的局限性进行了弥补和突破，在语音识别基础之上的听觉导航技术，又将语音识别技术加入了其中，这样机器人只需要对特定声音进行追寻，例如：救命、help等词语，便可对目标进行搜寻，对于其他的声音不会有任何的反应。

例如：创意之星的救援机器人内部应用了ARM10 MultiFlex2-PXA270控制卡当中，有嵌入式语音识别功能技术。其中，需要在模块属性对话框当中，添加救命、help等词语的纯文本格式，便可进行对外界输入源信号的识别和对比，如图1所示。为了将识别的灵敏度进行提升，在该系统当中将助听器设置在了麦克风前端，这样声音的识别范围便扩大了很多，可达到lOm的范围。

2听觉导航模块

在救援机器人当中，如果只有语言识别输入，并不能实现双耳听音以及辨别方向的能力，为了对这一问题进行解决，可添加两处麦克风，这样便可对声源进行定位，同时为了将定位的精准程度进行提升，可将胶质的耳廓安装在麦克风的外部。

救援机器人系统的内部控制原理为：如右侧有声源声音信号发出时，右侧的麦克风会比左侧麦克风距离声源更近一些。因此，接收的信号会更强一些。之后，将声音信号进行转化，使其成为电信号之后。便可得到声强I2>I1。

因为I2>I1，所以u2>U1，那么左边电动机当中的驱动电压会大于右轮当中的电动机驱动电压，左轮向声源进行运动的速度会更快一些，实现了机器人对声源的导航以及转向。如果机器人正对声源进行运动，两个麦克风会一同接收到声音信号，并且声音的强度都是相同的，所以左右两个轮子的驱动电压便也相同，机器人会向正前方的目标前进。由于机器人可结合左右麦克风接收到的信号强度差进行移动，使得机器人可对自身的方向进行实时控制。并且在前进时会对移动方向进行不断的调整，实现了在听觉导航控制技术上的方向控制，最终到达需要救援的目标处。在运动的过程当中，如果由于回声或者一些其他干扰因素，使得救援机器人的运动方向产生了偏差，机器人会对方向进行纠正。其原理为：在机器人行为控制方式执行过程有些不稳定的基础上，整体行为当中的自适应性特征是非常稳定的。

3语音识别的听觉导航

前向麦克风当中的语音识别技术，可对机器人针对走或者不走的问题进行确定，在左右两侧麦克风当中会有定位导航系统，并且决定机器要追踪的具体走向。

内部系统的实际工作流程为：其一，会对左右两个麦克风的语音输入进行持续扫描。在对10次采样的样本平均值进行分析之后，将其在两个变量当中进行存储。因为对信号进行采样的时间会特别短暂，并不会对语音信号识别功能造成任何的影响。如果语音信号是系统原本便设置好的词语，那么在对左右传声器输入信号的大小进行判断时，便会对机器人的移动路径以及具体方向进行确定。如果语音信号当中的语音词语并不是系统预设好的，那么系统便会继续进行扫描工作，等待有特定词汇信号的输入。

当信号处于断续进行输入的状态时，声音导航方向会向前进行3S，之后便会停止，继续对下一次的呼叫信号进行扫描等待。

4实验结果分析

实验一应用的是90度的循声导航控制实验，其声源是利用手机发出的不间断生源;实验二应用的是180度的循声导航控制实验，发出声音的声源为手机发出的断续声音。最终的实验结果为，在语音识别技术基础之上的救援机器人听觉导航系统，针对发出的特定语言会立即进行精准的跟踪和定位，救援效果十分理想，加之视觉传感器以及接触传感器的配合，救援机器人的实用性得到了显著的提升。

5结束语

总之，在各项工作中，对于救援机器人的应用，会为相关的救援工作提供非常大的帮助作用。因此，对于语音识别的救援机器人听觉导航技术，还要进行进一步的探究，以便最大程度的发挥出救援机器人的价值。

参考文献

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