应学振 宋宁 潘世琦

摘   要：人口老齡化问题不只体现在高龄人口不断增多，也体现在对老年人护理方面的缺乏。一套基于语音的智能伺服护理系统可以在一定程度上解决此类问题，将语音控制系统与机械结构相结合，操作者可通过语音来控制该系统，帮助卧床者实现翻身和取物的动作。

关键词：语音识别;语音控制;老年人护理

本项目的目的在于开发一套基于语音的智能伺服护理系统，将语音控制系统与机械结构相结合。操作者可通过语音来控制该系统，帮助卧床者实现翻身和取物的动作。该项目分为两大部分：语音识别和PLC编程控制系统。设定嵌入软件的识别信号，当用户说出与识别信号相同的话语，触发机器的反应。

1    国内外研究现状

在国内，王红旗等[1]基于视觉传感器设计了一个工业机器人伺服系统，运用在线估计复合图像雅克比矩阵的视觉伺服方法，解决了传统雅克比矩阵参数难确定、目标运动不确定的问题，以提高生产效率。尤向阳[2]运用PCL编程控制系统，研发了采摘机械手，具有较高的采摘成功率，且破损率较低，可以实现定位、采摘和收取果实等一系列自动化控制。李玉美等[3]设计了一种基于PIC16F877A的抗干扰性强、定位精准、性能可靠的数字化交流伺服驱动系统，使激光切割机割具驱动装置获得更高的精度。在语音控制方面成果也颇多，赵强等[4]应用手机的语音识别技术，通过WiFi将手机与椅子相连接，设计出了语音智能控制导航椅，使腿脚不便的普通人也能够方便移动。

在国外，TAMURA等[5]设计了一款可以语音控制电脑媒体切换的软件，主要应用于网校。网校老师以说话的方式切换电脑媒体，不用点击鼠标，在黑板讲课时不用走到电脑旁边来操作，极大地提高了网课的学习效率。

2    大体研究思路

研发该款智能护理伺服系统所要用到的技术、装置、实验方案制成大体路线如图1所示。

3    硬件设计

3.1  科大讯飞语音识别模块

使用科大讯飞的YQ5969语音识别技术（见图2），可以在5 m内达到93%的识别率。通过编程来确定可识别信号，例如翻身信号，可以定为语音“起”，即当用户说出“起”的发音后，语音识别模块可以识别并发出翻身指令。在翻身过程中，用户从平躺到侧身0°～90°的过程中，为了使用户可以自己确定侧身角度，要确定一个暂停动作的语音信号，可以定为“停”。同时，要确定取消翻身状态的语音信号，可以定为“取消”。另外，系统还具有取物功能，语音信号定为“拿”，其取消信号定为“放”。

3.2  顾美PLC

利用coolmay（见图3）可编程控制器联接科大讯飞语音识别模块，对语音信号进行识别、分析，进一步控制机械手的运动。

4    软件设计

4.1  科大讯飞软件模块的使用

第一步：把喇叭连接到开发板上，同时将音频旋钮器调整至中间位置（也支持使用耳机）。

第二步：把外置咪头接在开发板上。

第三步：通过杜邦线将串口调试模块接在开发板的控制端口，G-GND，T-RXD，R-TXD，V-VCC。

第四步：打开串口调试助手（见图4）。应注意选择HEX发送、HEX显示、波特率选择115 200。

4.2  顾美PLC软件模块的使用

运行HW-editor软件并新建工程后，显示在屏幕画面编辑器上（见图5）。

5    结语

目前，老年化问题无法得到很好的解决，很多老年人得不到合理的照顾。据权威机构报告，中国60岁以上的老年人已经突破2亿，我国具有大量的“4-2-1”结构模式家庭，在短期内很难改变，因此，很多老人的个人护理与服侍都成了问题，社会对个人护理机器人的需求极为迫切。从阶段趋势来看，利用人力来解决该问题相对棘手，需要从其他领域来找到破解问题的方式。基于当下社会现实，需要研发一款可以通过语音控制的智能服侍护理机器人，从满足老年人等特殊群体的日常护理和照顾需求出发，主要面向家用环境，开发和研制智能个人护理服侍机器人。比如，在行动不便的老年人房间里，靠近床位的位置放一个研制的机器，通过特定的语音信号，触发机器臂的动作，实现简单的端水、拿物、帮助老人翻身、起床等动作，方便老年人的生活，有利于提高老年人及重残人的生活质量，对解决人口老龄化以及目前家庭结构带来的重大社会服务问题具有重要意义。

[参考文献]

[1]王红旗，吴海波，董浩，等.工业机器人手眼视觉伺服控制系统设计[J].传感器与微系统，2019（4）：111-113.

[2]尤向阳.采摘机械手伺服控制系统电气自动化设计—基于PLC控制器[J].农机化研究，2019（12）：220-223，228.

[3]李玉美，刘艳平.激光切割机的交流伺服驱动系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2019（3）：67-71.

[4]赵强，王武梅.语音智能控制导航椅[J].智能机器人，2019（1）：71-73.

[5]TAMURA T，HISAKUNI T.Developing a distance education support system-switching multiple media devices automatically under voice control[C].Shanghai：IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies，2004.