針對(duì)近年來機(jī)器人模仿類似人類筆跡的紙筆書寫面臨的反應(yīng)速度慢、精度低及交互繁瑣的問題,提出并實(shí)現(xiàn)了由4個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的四自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了根據(jù)書寫筆畫通過自學(xué)習(xí)完成的包括舵機(jī)編號(hào)、角度、動(dòng)作運(yùn)行時(shí)間等信息構(gòu)成的動(dòng)作代碼,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂書寫的毫米級(jí)穩(wěn)定控制。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套基于語音控制的智能書寫機(jī)器人系統(tǒng),即通過語音控制小型機(jī)械臂完成文字書寫。該系統(tǒng)采用樹莓派3B為主控與32路伺服舵機(jī)控制板相結(jié)合構(gòu)成控制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了語音識(shí)別、發(fā)音比對(duì)糾錯(cuò)、語音文本轉(zhuǎn)換、即時(shí)語音書寫、書寫字體切換、書寫精度控制等模塊和功能,系統(tǒng)中精密細(xì)小部件利用3DSMAX繪圖3D打印制成。系統(tǒng)測試結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的語音平均識(shí)別反饋文本時(shí)間為2.36 s,單字平均書寫時(shí)間為2.12 s,與一般情況下人手書寫速度持平。 

【文章來源】：計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2020,40(S1)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)內(nèi)硬件模塊連接圖

樹莓派通過外接高質(zhì)量語音接收設(shè)備，如麥克風(fēng)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的語音收集錄入，并利用ARM處理能力實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別、語音-文本轉(zhuǎn)換、以及相應(yīng)的反饋處理。通過應(yīng)用界面模塊實(shí)現(xiàn)用戶交互，顯示所識(shí)別的語音內(nèi)容，如果用戶因讀音不準(zhǔn)導(dǎo)致顯示的內(nèi)容不準(zhǔn)確，用戶可以選擇重新輸入；對(duì)于成語、古詩詞內(nèi)容等，系統(tǒng)可以做到糾正讀音錯(cuò)誤，直至用戶確認(rèn)內(nèi)容正確。系統(tǒng)還建立并存儲(chǔ)了包含多種字體的漢字、英文等的書寫動(dòng)作庫，包括筆畫順序、書寫軌跡等，以保障準(zhǔn)確控制伺服舵機(jī)完成書寫功能。樹莓派將識(shí)別正確的語音轉(zhuǎn)化為書寫命令發(fā)送給舵機(jī)總線控制器。為保障書寫品質(zhì)，即保證書寫無滯后的同時(shí)控制書寫精度達(dá)到毫米級(jí)，提出了書寫機(jī)械臂的臂軸由四個(gè)串行總線伺服舵機(jī)LX5D聯(lián)動(dòng)構(gòu)成并實(shí)現(xiàn)四自由度軌跡規(guī)劃的方法。其中，機(jī)械臂內(nèi)部筆架部分零件使用3DSMAX繪圖軟件繪制并利用3D打印制作而成，如圖3所示。由于筆架部分拆卸頻繁易損耗，且結(jié)構(gòu)特殊精巧，因此，使用3D打印技術(shù)可以根據(jù)需求自主設(shè)計(jì)并高效再生損耗零部件。

為保障書寫品質(zhì)，即保證書寫無滯后的同時(shí)控制書寫精度達(dá)到毫米級(jí)，提出了書寫機(jī)械臂的臂軸由四個(gè)串行總線伺服舵機(jī)LX5D聯(lián)動(dòng)構(gòu)成并實(shí)現(xiàn)四自由度軌跡規(guī)劃的方法。其中，機(jī)械臂內(nèi)部筆架部分零件使用3DSMAX繪圖軟件繪制并利用3D打印制作而成，如圖3所示。由于筆架部分拆卸頻繁易損耗，且結(jié)構(gòu)特殊精巧，因此，使用3D打印技術(shù)可以根據(jù)需求自主設(shè)計(jì)并高效再生損耗零部件。在用戶交互上，圖形用戶界面（Graphical User Interface,GUI）利用Python平臺(tái)下Pyqt工具包編寫完成。具體搭建基于操作系統(tǒng)Raspbian，采用Pyhon3.7+Pyqt4+Eric4為開發(fā)平臺(tái)，其中Eric4是一個(gè)基于Python平臺(tái)的圖形化界面集成開發(fā)環(huán)境（Integrated Development Environment,IDE），集成了多種功能的標(biāo)準(zhǔn)化代碼塊，且包含一個(gè)插件系統(tǒng)，允許從網(wǎng)上下載插件擴(kuò)展IDE功能，以輔助開發(fā)者高效完成界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]共融機(jī)器人的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 丁漢.  機(jī)器人產(chǎn)業(yè). 2016(06)
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碩士論文
[1]基于Google Speech-API的簡單語音對(duì)話系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D]. 于雷.華南理工大學(xué) 2012
[2]五自由度寫字機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 類延超.山東大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2981793