[發明專利]一種具有語音交互功能的便攜式智能舵機及其控制方法

在審

• 申請號: 201910069851.4
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109634192A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 任超;欒龍;馬書根
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明公開了一種具有語音交互功能的便攜式智能舵機及其控制方法，包括電機、齒輪減速箱、舵盤、磁編碼器、內嵌Linux操作系統的ARM處理器、儲存有已訓練的自然語言處理模型的存儲芯片、語音傳輸芯片、麥克風、揚聲器和鋰電池；所述ARM處理器的輸入/輸出端分別與存儲芯片、語音傳輸芯片的輸入/輸出端相連；所述ARM處理器的輸出端通過電機驅動器與電機相連；所述存儲芯片的輸入端與磁編碼器相連；所述語音傳輸芯片的輸入端與麥克風相連、輸出端與揚聲器相連；所述鋰電池為上述各器件供電。本發明可語音交互、便攜性好、智能化、集成度高、體積小、功耗低、不依賴外部環境，解決了現有舵機無法通過語音交互完成復雜動作的問題。

技術領域

本發明涉及舵機，特別涉及一種具有語音交互功能的便攜式智能舵機及其控制方法。

背景技術

顧名思義，舵機一般指用于達到固定位置并保持的一種伺服裝置，而智能舵機則是在擁有舵機基本功能的前提下，采用智能技術方案并實現智能功能的舵機。具備語音交互功能的舵機就是智能舵機的一種，目前的現有技術能做到語音控制舵機的，基本都采用了舵機加外接硬件的方案。普遍存在依靠大量的外部設備、無法做到便攜、沒能達到理想的效果、使用時有各種各樣的限制的問題。目前的語音舵機基本停留在簡單的指令動作上，并且都是語音單向輸入，然后舵機運動。舵機沒有語音反饋或僅僅是簡單播放固定語音反饋，無法提供復雜的語音交互功能。目前還沒有在不依賴外部硬件設備的前提下，通過語音交互完成復雜動作的便攜式智能舵機實現方案，這就給人們部署和語音使用舵機帶來了難以克服的困難。

具有語音交互功能的便攜式智能舵機受自然語言處理技術的啟發，在語音交互功能上可以模擬人類之間的交互方式。目前市面上的舵機多具備以下問題：(1)舵機本身不具備語音控制或語音交互功能，只能實現簡單的控制動作和聲光報警，人機交互不友好；(2)語音控制依賴于外部設備，即使實現了語音控制功能時仍需要外接大量外部設備進行運算處理，效率低，功耗大，便攜性差；(3)沒有獨立電池供電，只能靠實體導線與外部連接，斷線后舵機無法工作，也會影響便攜性；(4)舵機與外部的數據溝通只能通過導線傳輸到專用的控制器上，想要進行運動依賴于外部控制器；(5)舵機內部沒有自然語言處理模型部署所需的Linux操作系統環境，無法對語音交互功能提供軟硬件支持，無法實現智能化，拓展性差，出錯率高。

專利ZL201510283373.9研制出了一種漢語語音現場控制的舵機裝置，其主要部件包括輸入漢語語音裝置模塊、漢語語音識別模塊、控制舵機的計算機系統模塊、儲存在控制舵機的計算機系統中的漢語關鍵詞與計算機程序綁定模塊、儲存在控制舵機的計算機系統中的計算機程序邏輯排列連接模塊、網絡傳輸模塊、受控制舵機的計算機系統控制的完成各種功能的舵機模塊，采用26個拉丁字母表示的漢語語音碼表達漢語信息，實現了漢語語音控制舵機動作。整個裝置結構復雜，借助外接大量外部設備完成語音功能，集成度差，無法達到便攜要求；采用固定的漢語關鍵詞方式，靈活性差，無法根據使用過程中的場景進一步自主學習；只提出了舵機讀出輸入的語音命令，沒有提出進一步的語音交互方式；只支持漢語一種語言，不利于不同語言人群使用。沒有做到在線處理語音數據，對語音的處理仍需要借助舵機模塊外部的計算機系統。

專利ZL201510282007.1研制出了一種非特定人外語語音現場控制的舵機裝置，其主要部件包括輸入非特定人外語語音裝置模塊、外語語音識別模塊、儲存在輸入非特定人外語語音裝置模塊中的外語與漢語翻譯模塊、控制舵機的計算機系統模塊、儲存在控制舵機的計算機系統中的漢語關鍵詞與計算機程序綁定模塊、儲存在控制舵機的計算機系統中的計算機程序邏輯排列連接模塊、網絡傳輸模塊、受控制舵機的計算機系統控制的完成各種功能的舵機模塊。采用26個拉丁字母表示的漢語語音碼表達漢語信息，其標點符號的用法同英文相同，實現了非特定人外語語音控制舵機動作。英語需要與漢語之間進行內部翻譯，效率較低。依賴外部計算系統，便攜性差，效率低。