一种喷药机器人的声控系统.pdf

本发明公开的一种喷药机器人的声控系统，包括一个语音输入输出模块，一个语音识别模块，一个主控模块，一个语音播放模块，一个喷药机器人本体运动控制模块，一个施药过程控制模块，语音识别模块、主控模块、语音播放模块、喷药机器人本体运动控制模块和施药过程控制模块，安装在喷药机器人本体上，语音输入输出模块中的蓝牙适配器与语音识别模块总线连接，主控模块，分别与语音识别模块、语音播放模块、喷药机器人本体运动控制模块和施药过程控制模块，总线连接，语音播放模块，分别与主控模块和语音输入输出模块总线连接。

1.  一种喷药机器人的声控系统，其特征在于，该系统包括一个语音输入输出模块（1），一个语音识别模块（2），一个主控模块（3），一个语音播放模块（4），一个喷药机器人本体运动控制模块（5），一个施药过程控制模块（6），语音识别模块（2）、主控模块（3）、语音播放模块（4）、喷药机器人本体运动控制模块（5）和施药过程控制模块（6）安装在喷药机器人本体上，语音输入输出模块（1）中的蓝牙适配器（13）与语音识别模块（2）总线连接，主控模块（3），分别与语音识别模块（2）、语音播放模块（4）、喷药机器人本体运动控制模块（5）和施药过程控制模块（6），总线连接，语音播放模块（4），分别与主控模块（3）和语音输入输出模块（1）总线连接。

2.  根据权利要求1所述的一种喷药机器人的声控系统，其特征在于，所述的语音输入输出模块（1），包括蓝牙耳麦（11），智能手机（12）、蓝牙适配器（13）和语音外放模块（14），蓝牙适配器（13）和语音外放模块（14），安装在喷药机器人上，蓝牙耳麦（11）或智能手机（12），由操作者（7）持有，通过无线给蓝牙适配器（13）发送声音命令，蓝牙适配器（13）收到声音后，发送声音给语音识别模块（2）进行识别，语音识别模块（2）将识别结果传递给主控模块（3），主控模块（3），根据识别结果，驱动语音播放模块（4），调用存储单元Ⅱ（32）中的音频文件（321），发送到语音外放模块（14）播放，也可以通过蓝牙适配器（13），发送到蓝牙耳麦（11）或智能手机（12）播放。

3.  根据权利要求1所述的一种喷药机器人的声控系统，其特征在于，所述的语音识别模块（2），包括一个滤波模块（21）、一个频谱分析模块（22）、一个特征提取模块（23）、一个语音识别器（24）、一个存储单元Ⅰ（25），存储单元Ⅰ（25）中储存有关键词列表（251）和拼音串（252），蓝牙适配器（14）连接滤波模块（21），频谱分析模块（22）分别与滤波模块（21）、特征提取模块（23）电路连接，语音识别器（24）分别与特征提取模块（23）和存储单元Ⅰ（25）连接，主控模块分别与特征提取模块（23）和存储单元Ⅰ（25）连接，蓝牙适配器（14）传送过来的声音信号，经过滤波模块（21）、频谱分析模块（22）、特征提取模块（23）后，提取到声音特征值，与存储单元Ⅰ（25）中的关键词列表（251）比对，找到对应关键词，然后把该关键词对应的拼音串（252）发送给主控模块（3），进行相应的控制。

4.  根据权利要求1所述的一种喷药机器人的声控系统，其特征在于，所述的主控模块（3），包括一个中央处理器Ⅰ（31），一个存储单元Ⅱ（32），一个触摸屏（33），一个存储单元Ⅲ（34），一个导航定位模块（35），一个超声波避障模块（36），一个树形识别模块（37），一个气象信息模块（38），以及其他外设（39），中央处理器Ⅰ（31），分别与存储单元Ⅱ（32）、触摸屏（33）、存储单元Ⅲ（34）、导航定位模块（35）、超声波避障模块（36）、树形识别模块（37）、气象信息模块（38）和其他外设（39），总线连接，存储单元Ⅱ（32）中，存储有音频文件（321），用于外放，触摸屏（33）通过触摸屏控制器（331）进行控制。

5.  根据权利要求1所述的一种喷药机器人的声控系统，其特征在于，所述的关键词列表（251）、拼音串（252）、音频文件（321），由设计者在设计过程中，通过主控模块（3），存入对应的存储单元（25、32）。

一种喷药机器人的声控系统
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种喷药机器人的声控系统，属于农业机器人技术领域。
背景技术
农业大田、果园、温室大棚中的喷药，大都采用手动喷药，劳动强度大，而且喷出的药水对劳动者的伤害比较大。在有风时的大田喷药作业，作业者得观察风向，确定施药方式，作业强度大，效果不理想；夏天闷热天气中的果园喷药作业，由于药雾一直弥漫在果园，作业者一直呆在药雾中，容易引起药雾中毒或过敏反应；温室大棚中喷药时，由于温度、湿度较大，空间密闭，药物弥漫浓度比较大，对人体的生理伤害相对更大。以上喷药过程中的种种对劳动者不利的因素，对喷药机械的自动化、智能化程度提出更高要求。
出于环保要求，喷药作业要有针对性，现有的喷药机器人喷药自动化相关研究有一些进展，但是研究大多集中于喷头、定靶喷药、树形识别等方向，对喷药机器人整机的智能化研究较少，完全智能化喷药的机器人，大部分正处于试验阶段，因此需要一种半自动化的喷药机器人控制系统，减轻劳动者的劳动强度，增加劳动者保护，因此远程遥控机器人喷药，成为解决该问题的一种思路，但是操作者离得比较远，喷药过程控制不理想，达不到施药效果，浪费比较大，还增加农药污染，因此遥控距离不能太远。喷药过程的不确定性，需要考虑的影响因素比较多，导致传感信息比较多，决策复杂，对控制器和控制算法提出了更高的设计要求，同时由于控制量比较多，控制按钮多，操作中，容易混淆按钮，或者误操作，导致喷药过程比较长。
因此，需要一种操作简单，控制反应快的喷药机器人近距离控制系统。本发明的喷药机器人的声控系统，可以通过操作者的声音，控制喷药机器人本体，及其喷药过程，降低了操作者的劳动强度，效率比较高，成本比较小，同时，控制元件的维修、保养、更换，简单、快捷，适用于现有农业系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于设计一种喷药机器人的声控系统，可以近距离控制喷药机器人运动、喷药，价格不高，同时维修、保养简单，能减轻农民的劳动强度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种喷药机器人的声控系统，包括一个语音输入输出模块，一个语音识别模块，一个主控模块，一个语音播放模块，一个喷药机器人本体运动控制模块，一个施药过程控制模块，语音识别模块、主控模块、语音播放模块、喷药机器人本体运动控制模块和施药过程控制模块安装在喷药机器人本体上，语音输入输出模块中的蓝牙适配器与语音识别模块总线连接，主控模块分别与语音识别模块、语音播放模块、喷药机器人本体运动控制模块和施药过程控制模块，总线连接，语音播放模块，分别与主控模块和语音输入输出模块总线连接。
所述的语音输入输出模块，包括蓝牙耳麦，智能手机、蓝牙适配器和语音外放模块，蓝牙适配器和语音外放模块，安装在喷药机器人上，蓝牙耳麦或智能手机，由操作者持有，通过无线给蓝牙适配器发送声音命令，蓝牙适配器收到声音后，发送声音给语音识别模块进行识别，语音识别模块将识别结果传递给主控模块，主控模块，根据识别结果，驱动语音播放模块，调用存储单元Ⅱ中的音频文件，发送到语音外放模块播放，也可以通过蓝牙适配器，发送到蓝牙耳麦或智能手机播放。
所述的语音识别模块，包括一个滤波模块、一个频谱分析模块、一个特征提取模块、一个语音识别器、一个存储单元Ⅰ，存储单元Ⅰ中储存有关键词列表和拼音串，蓝牙适配器连接滤波模块，频谱分析模块分别与滤波模块、特征提取模块电路连接，语音识别器分别与特征提取模块和存储单元Ⅰ连接，主控模块分别与特征提取模块和存储单元Ⅰ连接，蓝牙适配器传送过来的声音信号，经过滤波模块、频谱分析模块、特征提取模块后，提取到声音特征值，与存储单元Ⅰ中的关键词列表比对，找到对应关键词，然后把该关键词对应的拼音串发送给主控模块，进行相应的控制。
所述的主控模块，包括一个中央处理器Ⅰ，一个存储单元Ⅱ，一个触摸屏，一个存储单元Ⅲ，一个导航定位模块，一个超声波避障模块，一个树形识别模块，以及其他外设，中央处理器Ⅰ，分别与存储单元Ⅱ、触摸屏、存储单元Ⅲ、导航定位模块、超声波避障模块、树形识别模块，和其他外设，总线连接，存储单元Ⅱ中，存储有音频文件，用于外放，触摸屏通过触摸屏控制器进行控制。
所述的关键词列表、拼音串、音频文件，由设计者在设计过程中，通过主控模块，存入对应的存储单元。
因此，需要一种操作简单，控制反应快的喷药机器人近距离控制系统。本发明的喷药机器人的声控系统，可以通过操作者的声音，控制喷药机器人本体，及其喷药过程，，降低了操作者的劳动强度，效率比较高，成本比较小，同时，控制元件的维修、保养、更换，简单、快捷，适用于现有农业系统。
按照本发明所提供的设计方案，可以通过操作者的声音，可以近距离控制喷药机器人本体，及其喷药过程，操作简单，控制反应快，制作成本低廉，效率比较高，维护保养简单、快捷，适合应用于现有喷药机器人的改进控制。
附图说明
图1为本发明的施药机器人声控系统整体示意图；
图2为本发明的语音输入输出示意图；
图3为本发明的语音识别模块示意图；
图4为本发明的主控模块示意图；
图5为本发明的程序总体流程图；
附图标记表
1.语音输入输出模块；11.蓝牙耳麦；12.智能手机；13.蓝牙适配器；14.语音外放模块；2.语音识别模块；21.滤波模块；22.频谱分析模块；23.特征提取；24.语音识别器；25存储单元Ⅰ；251.关键词列表；252.拼音串；3.主控模块；31. 中央处理器Ⅰ；32.存储单元Ⅱ；321.音频文件；33.触摸屏；331.触摸屏控制器；34.存储单元Ⅲ；35.导航定位模块；36.超声波避障模块；37.树形识别模块；38.气象信息模块；39.其他外设；4. 语音播放模块；5. 施药机器人本体运动控制模块；6.施药过程控制模块；7.操作者。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行详细的描述。
参见图1、图2，一种喷药机器人的声控系统，包括一个语音输入输出模块1，一个语音识别模块2，一个主控模块3，一个语音播放模块4，一个喷药机器人本体运动控制模块5，一个施药过程控制模块6，语音识别模块2、主控模块3、语音播放模块4、喷药机器人本体运动控制模块5和施药过程控制模块6安装在喷药机器人本体上，语音输入输出模块1中的蓝牙适配器13与语音识别模块2总线连接，主控模块3，分别与语音识别模块2、语音播放模块4、喷药机器人本体运动控制模块5和施药过程控制模块6，总线连接，语音播放模块4，分别与主控模块3和语音输入输出模块1总线连接。
参见图2，所述的语音输入输出模块1，包括蓝牙耳麦11，智能手机12、蓝牙适配器13和语音外放模块14，蓝牙适配器13和语音外放模块，安装在喷药机器人上，蓝牙耳麦11或智能手机12，由操作者7持有，通过无线给蓝牙适配器13发送声音命令，蓝牙适配器13收到声音后，发送声音给语音识别模块2进行识别，语音识别模块2将识别结果传递给主控模块3，主控模块3，根据识别结果，驱动语音播放模块4，调用存储单元Ⅱ32中的音频文件321，发送到语音外放模块14播放，也可以通过蓝牙适配器13，发送到蓝牙耳麦11或智能手机12播放。
参见图3，所述的语音识别模块2，包括一个滤波模块21、一个频谱分析模块22、一个特征提取模块23、一个语音识别器24、一个存储单元Ⅰ25，存储单元Ⅰ25中储存有关键词列表251和拼音串252，蓝牙适配器14连接滤波模块21，频谱分析模块22分别与滤波模块21、特征提取模块23电路连接，语音识别器24分别与特征提取模块23和存储单元Ⅰ25连接，主控模块分别与特征提取模块23和存储单元Ⅰ25连接，蓝牙适配器14传送过来的声音信号，经过滤波模块21、频谱分析模块22、特征提取模块23后，提取到声音特征值，与存储单元Ⅰ25中的关键词列表251比对，找到对应关键词，然后把该关键词对应的拼音串252发送给主控模块3，进行相应的控制。
参见图4，所述的主控模块3，包括一个中央处理器Ⅰ31，一个存储单元Ⅱ32，一个触摸屏33，一个存储单元Ⅲ34，一个导航定位模块35，一个超声波避障模块36，一个树形识别模块37，以及其他外设38，中央处理器Ⅰ31，分别与存储单元Ⅱ32、触摸屏33、存储单元Ⅲ34、导航定位模块35、超声波避障模块36、树形识别模块37，和其他外设38，总线连接，存储单元Ⅱ32中，存储有音频文件321，用于外放，触摸屏33通过触摸屏控制器331进行控制。
所述的关键词列表251、拼音串252、音频文件321，由设计者在设计过程中，通过主控模块3，存入对应的存储单元。
参见图3、4、5，系统共组流程为：初始化后，等待语音输入，检测到语音输入后，启动语音识别中断程序，将识别结果与关键词进行比对，若没有对应关键词，继续返回等待语音识别，如有对应关键词，将该关键词对应的拼音串252，作为识别结果，发送给主控模3，主控模块3，驱动语音播报动模块4进行动作执行播报，同时调用对应的控制程序，对导航定位模块35、超声波避障模块36、树形识别模块3、气象信息模块38、存储单元Ⅲ34，以及其他外设39，进行传感信息进行操作处理，根据处理结果，驱动农业机器人本体，以及喷药机构进行相关的工作。
本发明的一种喷药机器人的声控系统，结构简单，使用方便灵活，成本低廉，维护保养简单、快捷。