一种基于语音识别的书写机械手系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于语音识别的书写机械手系统，其功能是基于用户的语音输入进行语义分析，识别出相关指令进行书写，其结构由一处理单元、一横向导轨、一纵向导轨、一中央平台、一持笔装置、一单面齿同步带、两个驱动电机以及其他相关构件组成；所述处理单元集成语音功能并控制机械结构的运转，所述横向导轨及纵向导轨通过所述中央平台组合在一起，所述纵轴导轨两端设置了所述驱动电机，所述横轴导轨右端设置了所述持笔装置，所述驱动电机驱动所述单面齿同步带以改变持笔装置的位置。优点为结构简单，具有独立的信息处理模块，不需要上位机控制；通过语音获得信息输入，降低了操作难度，实现了更好的人机交互。

A Writing Manipulator System Based on Speech Recognition

The invention discloses a writing manipulator system based on speech recognition, whose function is to carry out semantic analysis based on user's voice input and recognize relevant instructions for writing. Its structure consists of a processing unit, a horizontal guide rail, a longitudinal guide rail, a central platform, a pen holding device, a one-sided tooth synchronous belt, two driving motors and other related components. The processing unit integrates voice functions and controls the operation of the mechanical structure. The transverse guide rail and the longitudinal guide rail are combined through the central platform. The driving motor is arranged at both ends of the longitudinal guide rail, and the pen holding device is arranged at the right end of the transverse guide rail. The driving motor drives the single tooth synchronous belt to change the position of the pen holding device. It has the advantages of simple structure, independent information processing module and no need of PC control. It can get information input through voice, which reduces the difficulty of operation and achieves better human-computer interaction.

【技术实现步骤摘要】
一种基于语音识别的书写机械手系统
本专利技术涉及一种智能机械设备，具体的说是设计一种基于语音识别的书写机械手系统。
技术介绍
智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。智能机器人是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。机器人已进入智能时代，不少发达国家都将智能机器人作为未来技术发展的制高点。美国、日本和德国目前在智能机器人研究领域占有明显优势。近年来，中国大力研发智能机器人，并取得了可喜的成就。其中书写机械装置主要的使用场景在于教学领域，用以进行教学实验，同时也能服务于学生创新实践。然而当前市场环境下的教学用书写机械手实验仪器大多结构庞大，并且需要单独的上位机控制机械师的运作，增加了系统的复杂度、操作的不便和硬件的价格成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了现有技术中的不足，是提供一种基于语音识别的书写机械手系统，解决现有技术中的书写机械手操作难度高，结构复杂的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种基于语音识别的书写机械手系统，其结构由一处理单元、一横向导轨、一纵向导轨、一中央平台、一持笔装置、一单面齿同步带、两个驱动电机以及其他相关构件组成；所述处理单元集成语音功能并控制机械结构的运转，其语音识别功能的系统中不再有传统的独立的声学模型、发音词典、语言模型等模块，而是从输入端语音波形到输出端字符序列直接用一个神经网络相连，让这个神经网络来承担原先所有模块的功能并实现语音识别。系统启动之后按照图所构造的有限状态机运行：系统具有开始、结束、待机、语音识别、书写、换行和书写完成七个状态；系统运行后首先进入待机模式，在按下开始按钮之后开始语音识别；系统根据语音识别到的内容进行不同的状态转移，书写指令、换行指令、结束指令和完成指令分别将系统从语音识别状态转移至书写、换行、结束和书写完成的状态。所述横向导轨及纵向导轨通过所述中央平台组合在一起，所述纵轴导轨两端设置了所述驱动电机，所述横轴导轨右端设置了所述持笔装置，所述驱动电机驱动所述单面齿同步带以改变持笔装置的位置。持笔装置，其结构包括一驱动电机、一弹簧以及一持笔孔，在弹簧的弹力作用下持笔孔上移，当驱动电机通电后将持笔孔的位置下移以完成下笔动作。改变持笔装置书写位置的驱动机构，其结构由一个单面齿同步带、两个驱动电机以及其他相关构件组成，所述单面齿同步带齿面向内，并与于处和处的驱动电机相组合，与处的滚轴相组合，并且其两端固定于处，持笔装置设置于处。当驱动电机与驱动电机一起顺时针旋转的时候，书写装置纵向下移；当驱动电机与驱动电机一起逆时针旋转的时候，书写装置纵向上移；当驱动电机顺时针旋转，驱动电机逆时针旋转的时候，书写装置横向左移；当驱动电机顺时针旋转，驱动电机逆时针旋转的时候，书写装置横向左移。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：结构简单，具有独立的信息处理模块，不需要上位机控制；通过语音获得信息输入，降低了操作难度，实现了更好的人机交互。附图说明图1是本专利技术一种基于语音识别的书写机械手系统结构示意图。图2是本专利技术一种基于语音识别的书写机械手系统结构俯视图。图3是本专利技术一种基于语音识别的书写机械手系统的驱动机构示意图。图4是本专利技术一种基于语音识别的书写机械手系统所构建的有限状态机。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述，为使本专利技术的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1-4所示，一种基于语音识别的书写机械手系统，其结构由一处理单元2、一横向导轨10、一纵向导轨3、一中央平台9、一持笔装置6、一单面齿同步带8、两个驱动电机17以及其他相关构件组成；所述处理单元集成语音功能并控制机械结构的运转，其语音识别功能的系统中不再有传统的独立的声学模型、发音词典、语言模型等模块，而是从输入端语音波形到输出端字符序列直接用一个神经网络相连，让这个神经网络来承担原先所有模块的功能并实现语音识别。系统启动之后按照图4所构造的有限状态机运行：系统具有开始、结束、待机、语音识别、书写、换行和书写完成七个状态；系统运行后首先进入待机模式，在按下开始按钮之后开始语音识别；系统根据语音识别到的内容进行不同的状态转移，书写指令、换行指令、结束指令和完成指令分别将系统从语音识别状态转移至书写、换行、结束和书写完成的状态。所述横向导轨及纵向导轨通过所述中央平台组合在一起，所述纵轴导轨两端设置了所述驱动电机，所述横轴导轨右端设置了所述持笔装置，所述驱动电机驱动所述单面齿同步带以改变持笔装置的位置。持笔装置6，其结构包括一驱动电机4、一弹簧以及一持笔孔5，在弹簧的弹力作用下持笔孔上移，当驱动电机通电后将持笔孔的位置下移以完成下笔动作。改变持笔装置书写位置的驱动机构，其结构由一个单面齿同步带18、两个驱动电机1116以及其他相关构件组成，所述单面齿同步带齿面向内，并与于11处和16处的驱动电机相组合，与滚轴相组合，并且其两端固定于19处，持笔装置设置于13处。当驱动电机11与驱动电机16一起顺时针旋转的时候，书写装置13纵向下移；当驱动电机11与驱动电机16一起逆时针旋转的时候，书写装置13纵向上移；当驱动电机11顺时针旋转，驱动电机16逆时针旋转的时候，书写装置13横向左移；当驱动电机11顺时针旋转，驱动电机16逆时针旋转的时候，书写装置13横向左移。实施例：通电后板载程序开始运行，在用户按下开始按钮之后开始语音识别，在根据。对于每个书写的文字，程序将其分成若干个笔画，并分别计算每个笔画的起笔收笔位置和书写轨迹；下一步控制持笔装置移动到起笔位置开始按照书写轨迹进行书写，并于收笔位置将持笔装置收起，重复这个步骤将每个字的每个笔画书写完成。本专利技术中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于语音识别的书写机械手系统，其结构由一处理单元(2)、一横向导轨(10)、一纵向导轨(3)、一中央平台(9)、一持笔装置(6)、一单面齿同步带(8)、两个驱动电机(1)(7)以及其他相关构件组成；其特征在于，所述处理单元集成语音功能并控制机械结构的运转，其语音识别功能的系统中不再有传统的独立的声学模型、发音词典、语言模型等模块，而是从输入端语音波形到输出端字符序列直接用一个神经网络相连，让这个神经网络来承担原先所有模块的功能并实现语音识别；所述横向导轨及纵向导轨通过所述中央平台组合在一起，所述纵轴导轨两端设置了所述驱动电机，所述横轴导轨右端设置了所述持笔装置，所述驱动电机驱动所述单面齿同步带以改变持笔装置的位置；系统启动之后，按照图4所构造的有限状态机运行：系统具有开始、结束、待机、语音识别、书写、换行和书写完成七个状态；系统运行后首先进入待机模式，在按下开始按钮之后开始语音识别；系统根据语音识别到的内容进行不同的状态转移，书写指令、换行指令、结束指令和完成指令分别将系统从语音识别状态转移至书写、换行、结束和书写完成的状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于语音识别的书写机械手系统，其结构由一处理单元(2)、一横向导轨(10)、一纵向导轨(3)、一中央平台(9)、一持笔装置(6)、一单面齿同步带(8)、两个驱动电机(1)(7)以及其他相关构件组成；其特征在于，所述处理单元集成语音功能并控制机械结构的运转，其语音识别功能的系统中不再有传统的独立的声学模型、发音词典、语言模型等模块，而是从输入端语音波形到输出端字符序列直接用一个神经网络相连，让这个神经网络来承担原先所有模块的功能并实现语音识别；所述横向导轨及纵向导轨通过所述中央平台组合在一起，所述纵轴导轨两端设置了所述驱动电机，所述横轴导轨右端设置了所述持笔装置，所述驱动电机驱动所述单面齿同步带以改变持笔装置的位置；系统启动之后，按照图4所构造的有限状态机运行：系统具有开始、结束、待机、语音识别、书写、换行和书写完成七个状态；系统运行后首先进入待机模式，在按下开始按钮之后开始语音识别；系统根据语音识别到的内容进行不同的状态转移，书写指令、换行指令、结束指令和完成指令分别将系统从语音识别状态转移至书写、换行、结束和书写完成的状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：林政和，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32