关于语音技术的早教写字机器人设计.pdfVIP

2014年第6期 NO.6.2014 （总第285期） ( CumulativetyNO.285 ) 基于语音技术的早教写字机器人设计 1 1 1 1 1 2 王　倩　魏　鑫　易　奎　李文生　何　谦　潘小琴 （1.西南科技大学工程技术中心创新实践班；2. 西南科技大学工程技术中心，四川 绵阳 621010 ） 摘要：随着科技的飞速发展，儿童的玩伴不再拘泥于传统玩具，具有人机交互功能的教育机器人将得到极大 发展。文章设计出一种基于语音技术的早教写字机器人，该机器人采用轮式结构，以STM32F103作为主控芯 片，用x、y、z三自由度写字机构实现写字功能，语音模块能够准确识别使用者命令并传递控制信号，超声波 传感器可实现机器人避障。实验结果表明，语音技术能较好实现人机交互，所写字迹规范、清晰。 关键词：机器人；语音技术；人机交互；写字技术 中图分类号：TP242　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2014）06-0021-03 机器人一直是国内外研究的热点，其中教育机器人 动上面的常规绘图笔，完成10以内的算术运算的书写。 则是以激发学生学习兴趣、提高学生综合能力为目标， 系统是典型的机电声技术相结合的轮式结构机器人， 它在丰富儿童童年生活的同时，激发了儿童对科学技术 由STM32F103作为主控芯片，系统按功能由车身驱动部 的好奇心和求知欲。目前，国内已出现了机器人写字相 分、写字部分、语音处理部分、电源模块和显示器、播 关技术的研究。陈雪华、张学文等人对四自由度写字机 放器等辅助设备组成。系统总体设计框图如图1所示。 器人做了详细的研究，并对其控制系统设计、轨迹规 系统由24V，3A的开关电源供电。机械结构包括车体和 划、运动学仿真进行了详细的分析；宫晓博利用IRB140 写字机构。车体采用四轮式，以安装于后轮的两个直流 型机器人做了汉字绘制的研究；但将机器人写字技术与 电机作为驱动；写字机构放在写字板上，一同置于车体 语音技术相结合的研究并不多见。汉王科技推出的“双 中层；在车前方安装了三个互成一定角度的超声波传感 枪笔”利用语音技术实现了当使用者对着麦克风朗读， 器用于避障检测。 相应文字就会自动录入电脑，但这一技术却没能实现书 2　写字机构设计 写过程的展示。文章主要阐述基于语音技术的早教写字 机器人，通过x、y、z三自由度机构带动笔的运动来展 现书写过程。语音控制技术强化了人机交互功能，使得 机器人更加人性化。 1　系统总体设计 图2　“十”字滑块结构 写字机构搭载在写字板上，采用“十”字滑块结构 实现XY平面内的任意轨迹运动；曲柄滑块机构实现Z方 向的提笔、下笔运动。“十”字滑块结构由导轨座、移 动滑块、写字板、滚珠丝杠螺母副和步进电机等部件构 成，“十”字滑块结构如图2所示。两个步进电机作为 原动机以驱动滚珠丝杠，分别安装在写字板的X轴和Y轴 图1　系统总体设计框图 上。移动滑块位于两滚珠丝杠的交点处，