语音智能机器人的研究与制作

1、.附件1：项目编号：2013- 大学生科技创新计划项 目 申 请 书项目名称：语音智能机器人的研究与制作项目类别：理工类 文科（社科、管理）类项目所属学院：仪器科学与光电工程学院项目指导教师：郭阳宽项目负责人：张玉虎联系电话报日期：2013年 3月 5日:申报书填写说明1. 该项目仅针对我校本科学生设立，每个项目人数一般不超过5人，原则上不支持个人项目；2. 项目必须配备指导教师，指导教师原则上应具有副高级以上职称或具有博士学位的在职员工；3. 该项目时间：一年，原则上在资助年度内完成结题验收；4. 项目经费支出预算要求详细准确。5. 表格内容（除签名外）必须电子版双

2、面打印，一式两份。6. 本表封面的编号不填，由学校统一编号。项目名称基于单片机的语音机器人项目类别理工类 文科（社科、管理）类 （表示选择项目）负责人姓名学号专业班级所在学院联系电话张玉虎2012010458测控1201仪器科学与光电工程学目成员王雨齐2012010439测控1201仪器科学与光电工程学亚洲2012010436测控1201仪器科学与光电工程学开洪2012010409测控1201仪器科学与光电工程学金山2012010420测控1201仪器科学与光电工程学/p>

3、指导教师姓名专业职称所在单位联系电话郭阳宽测控教授测控目的意义、主要内容、基本思路与技术路线、可行性分析等1. 项目的意义语音机器人在智能家电、智能家居、智能导航、智能玩具等有着广泛的应用。这些领域下，语音识别提高了设备的易用性，为人们生活提供了极大的方便，很受人们喜爱。本项目组设计的机器人可以实现语音控制下的前进，转弯及自动避障等功能，可应用于医疗保健领域，为残疾人提供方便智能的交通工具，也可应用于家居生活方面，如语音控制的扫地机器人，智能玩具等待。 2. 主要内容(1) .本项目研究的语音智能机器人为轮式机器人。实现功能有： 语音命令来控制机器人的前进、后退、左转

4、、右转； 在行驶中可自动避开障碍物； 在超出语音控制范围时自动停车； 自动记录行驶的时间和路程。 （二）.该语音机器人由机械系统、电路系统和语音识别系统等构成。 机械结构：由机体结构、驱动与传动系统、转向系统、麦克风、扬声器等组成。 电路结构：采用凌阳SPCE061A单片机，由凌阳SPCE061A单片机系统、电机驱动电路部分、麦克风录音输入电路、语音播报电路、电池（4节AA电池）供电部分、光电传感电路等构成。 语音识别结构：由软件控制实现语音辨识，分为语音识别部分，中断部分，处理警报部分。采用C语言编程。3. 基本思路与技术路线（一）.前期调研：通过考察调研掌握语音识别系统在机器人领域的应用和

5、发展，掌握语音对机器人控制的过程和原理，掌握轮式机器人的制作方法。（2） .设计 设计硬件系统：设计机械系统，如架体结构、动力传输系统等；设计电路控制系统，如单片机控制部分、供电部分、语音播报部分、光电感应部分等。（如图1）IOB5IOB6DAC2数据线IOA8-IOA14DAC1片选端IOB8-IOB11IOB4IOB8-IOB11左凌阳SPCE061A单片机 中右光电检测障碍物霍尔元件检测轮子转数用来计算路程光电检测障碍物LED显示电路音频放大电路语音输 出主控电路正反向IOB3图1：电路原理 设计软件系统：(如图2)开始语音切换命令语音命令训练语音启动训练扫描IO口等待语音命令进行拐弯和

6、返回处理图2：程序原理涵盖了如主程序设计、中断程序设计、语音播报程序设计等。（3） . 语音识别开发 语音模块开发：对凌阳SPCE061A单片机进行语音开发，分为“训练”、“识别”两个阶段。“训练”:语音样本的分析处理、特征信息提取、建立特征模型。“识别”:语音样本的分析处理，特征信息提取，与已有的特征模型比对。(如图3)声学模式训练复杂声学、言语条件下的语音输入语音匹配语音模式训练语音模型识别结果、理解结果语音处理语言模型图3：语音模块原理 （四）.制造和装配制造和装配：机械系统制造，电控系统制造，如电动机够买，芯片购买、电池购买、电路板制造等。及机械部分装配、电控部分装配、机电总装、软件下

7、载等。 （五）.调试 调试主要包括：电路调试、程序软件环境调试、程序在板调试、系统联调等。4. 可行性分析本课题组有能力完成该项目，主要体现在：（1） .完成本项目应具体的基础知识都已学过，或自学过。本项目应用到的机械制图、机械制造的基本原理，单片机开发、软件调试等知识大部分已经学习过。并且单片机的开发上学期已经进行了30个学时的系统学习，在寒假期间也做过大量的实验。（2） .对本项目的研究已有了较完整的方案电路原理见图1、程序原理见图2 、语音模块原理见图3。 (三）.对本项目的研究有了初步思路 语音部分：单片机准备采用凌阳SPCE061A单片机，SPCE061A具有灵活的语音处理能力。可以

8、播放SACM A2000和SACM S480等格式的语音资料，而且还可以配置外部存储器，可以存储很长的声音段。其两个音频DAC输出口可以接喇叭，发声发声系统很容易实现。 车体部分：小车车体主要为两个电机驱动装置，分前轮方向驱动和后轮动力驱动。在车体的下面有一个可以安装4节AA电池的电池盒，整个小车的电源就是由它来提供的。在小车的底部有一个小开关，它负责控制整个小车的电源开通与关断。 单片机：凌阳SPCE061A单片机是小车的核心部分，它负责整个小车控制信号的产生，以及语音的播放和识别功能实现。外接光电传感器，霍尔元件。在行驶的过程中小车通过光电传感器自动检测障碍物。通过霍尔元件检测轮子转数用来

9、计算路程。 电路：单片机I/O口提供的电流太小，不能直接驱动继电器工作，采用8050NPN管来提供一个开关电压，实现I/O口对继电器的驱动，并用IN4007去掉继电器断开时线圈产生的反向电流，保护8050NPN管不被损坏。 遇障报警采用语音提示。 总之，本项目组可以制作研究并完成该项目。创新点与项目特色（1） .与较单一的语音识别机器人不同，本项目机器人具备语音识别，人机对话，自动避障，智能记录等功能，更加的方便智能。（2） .该设计方案结构简单，以单芯片实现了语音播放与识别以及电机控制功能，相当于“语音识别芯片+普通单片机”的功能。简单易行成本低。（三）.在凌阳SPCE061A单片机的基础上

10、外加光电传感器，霍尔元件等大大扩大了单片机的功能，并且有很大的实用性和外扩（智能导航，指纹识别等）。（四）.该语音控制机器人操作也比较简单，训练和识别成功的几率高。已有基础1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩本项目成员都已学习了机械制图、机械制造的基本原理、高等数学、大学物理、C语言、单片机程序设计等课程。并且单片机的开发上学期已经进行了30个学时的系统学习，在寒假期间也做过大量的实验。2. 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方案具备的条件： 示波器，万用表 电焊 51单片机开发系统 尚缺少的条件：模拟电路等相关知识（3-6月自学解决）凌阳SPCE061A单片机等（通过研究经费购买）计划进度

11、及安排20133-20135：相关知识学习及方案设计和论证20135-20137：机械系统、电控系统、软件系统设计20137-20138：机械系统、电控系统的加工，软件编写。20138-20139 系统调试20139-201311：实验 （实现语音控制，自动避障，智能记录）201311-201312：撰写总结报告预期成果及成果形式1. 语音控制的智能机器人实物2. 研究报告经费预算本项目申请资助经费 10000 元，具体经费预算项目如下：1. 调研费：1500元；（交通费等）2. 图书资料费：500；（单片机的开发资料等）3.加工装配费：3000元；（机械元件加工及系统组装等）4.零配件购置费：5000元。（包括单片机、芯片、导线、电池等 ）指导教师推荐意见指导教师签字：年 月 日审核意见学院“大学生科技创新计划”工作小组意见：组长签字：（