本文摘要：摘要:為了提高收割機遠程控制作業(yè)的智能化水平，實現(xiàn)收割機的無人化作業(yè)，基于音樂舞蹈機器人的音樂識別技術(shù)，在遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計上引入了語音指令識別系統(tǒng)，在收割機作業(yè)遇到突發(fā)狀況時可以實現(xiàn)收割機的遠程干預(yù)。為了驗證控制系統(tǒng)的可行性，模擬農(nóng)田無人
摘要:為了提高收割機遠程控制作業(yè)的智能化水平，實現(xiàn)收割機的無人化作業(yè)，基于音樂舞蹈機器人的音樂識別技術(shù)，在遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計上引入了語音指令識別系統(tǒng)，在收割機作業(yè)遇到突發(fā)狀況時可以實現(xiàn)收割機的遠程干預(yù)。為了驗證控制系統(tǒng)的可行性，模擬農(nóng)田無人化作業(yè)的環(huán)境，對收割機指令識別系統(tǒng)的識別精度和動作執(zhí)行誤差進行了測試，結(jié)果表明:采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法后，語音指令識別系統(tǒng)可以得到較高的語音識別和動作執(zhí)行精度，滿足了收割機遠程控制系統(tǒng)智能化設(shè)計需求。
關(guān)鍵詞:智能收割機;遠程控制系統(tǒng);舞蹈機器人;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);小波算法
0引言
語音識別技術(shù)是讓計算機識別一些語音信號，并把語音信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的文本或者命令的一種高科技技術(shù)。語音識別技術(shù)所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括信號處理、模式識別、人工智能等技術(shù)，從簡單的音樂舞蹈機器人到現(xiàn)代自動化裝配的遠程控制，語音識別技術(shù)發(fā)揮了越來越大的作用。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，無人化作業(yè)農(nóng)機被應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中，在農(nóng)機自主作業(yè)過程中會遇到一些突發(fā)狀況，需要進行實時監(jiān)控，并對其作業(yè)情況進行遠程干預(yù)，從而提高其作業(yè)質(zhì)量和效率。
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1音樂舞蹈機器人和語音識別系統(tǒng)
在設(shè)計音樂舞蹈機器人時，舞蹈機器人的動作需要根據(jù)音樂的節(jié)拍變化做出相應(yīng)的調(diào)整，需要對音樂的節(jié)拍進行快速有效的識別。音樂節(jié)拍是音樂的重要特征，如果能對音樂節(jié)拍快速智能化識別，將大大提高音樂舞蹈機器人的動作準確性，還可以自主根據(jù)音樂進行舞蹈，提高機器人的智能化程度。音樂節(jié)拍的識別和語音指令的識別類似，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域無人收割機的遠程控制可以通過語音指令來實現(xiàn)。在無人機作業(yè)時，農(nóng)機管理人員只需要在遠程辦公室為農(nóng)機布置下作業(yè)任務(wù)，農(nóng)機便可以按照預(yù)定程序進行播種和收獲等作業(yè)。在遇到突發(fā)狀況或者作業(yè)故障時，通過語音指令來遠程控制農(nóng)機是一種簡單、快速的控制方法，這就需要無人駕駛農(nóng)機具有語音識別系統(tǒng)。
語音識別系統(tǒng)的原理是特征模式的識別，其基本的框架結(jié)構(gòu)主要是由5部分組成，包括信號采集和處理模塊、特征提取模塊、參考庫建模、模式匹配、動作執(zhí)行模塊。在進行遠程語音指令識別時，先對語音信號進行采集和處理，然后對語音指令信號的特征進行提取，將指令特征和參考庫里的指令進行對比后匹配;最后，識別到語音指令對應(yīng)的執(zhí)行動作，控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令執(zhí)行收割作業(yè)動作。
2舞蹈機器人及其語音識別學(xué)習(xí)算法
舞蹈機器人的舞蹈動作設(shè)計基于對音樂的識別，普通舞蹈機器人主要是根據(jù)某一首歌曲、按照歌曲的播放時間和節(jié)奏來完成舞蹈動作，在播放不同的歌曲時會跳出不同的舞蹈動作。在播放歌曲時，可以單首播放，也可以循環(huán)播放。循環(huán)播放的功能設(shè)計。其中，while能夠使一首歌曲播放完后還可以繼續(xù)返回歌曲首部，繼續(xù)播放。MP3按鈕的主要功能是插入歌曲音頻文件，根據(jù)機器人舞蹈動作所需要的歌曲插入歌曲文件，插入歌曲文件后可以根據(jù)歌曲的節(jié)奏對機器人進行動作設(shè)計。機器人的舞蹈動作主要是由舵機來進行控制的，以機器人舞蹈時的左轉(zhuǎn)為例，通過該功能模塊的設(shè)計，機器人在左轉(zhuǎn)舵機的控制下可以向左旋轉(zhuǎn)90°。
利用4個舵機可以完成舞蹈機器人的360°旋轉(zhuǎn)。普通的舞蹈機器人是根據(jù)音樂來進行舞蹈動作的，如果機器人能夠?qū)Ψ菣C器人自身播放的音樂進行識別，根據(jù)音樂來跳舞，可以大大提高機器人的智能化程度。這種功能可以推廣到收割機的遠程控制指令識別系統(tǒng)的設(shè)計上，在指令識別時需要引入智能化學(xué)習(xí)算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是常用的學(xué)習(xí)算法，具有推理機制和知識庫系統(tǒng)，結(jié)合小波算法對權(quán)值進行修正，可以實現(xiàn)智能學(xué)習(xí)過程。以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以有效地提高學(xué)習(xí)的精度。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用誤差前饋的方法。
為了提高收割機遠程語音動作指令識別的智能化水平，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對動作數(shù)據(jù)庫進行記錄，并對數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，然后建立語音指令數(shù)據(jù)庫。在收割機進行作業(yè)時，遠程發(fā)送指令后通過語音識別系統(tǒng)對指令進行識別，通過將指令和動作數(shù)據(jù)庫進行匹配后執(zhí)行動作指令。在執(zhí)行動作指令時，為了提高動作的精度，還可以利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對動作誤差進行修正。
3收割機智能控制系統(tǒng)測試
隨著隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制、衛(wèi)星定位等信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多智能化的無人駕駛農(nóng)機在田間大顯身手。識別誤差統(tǒng)計結(jié)果表明:采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法可以得到較高的識別精度，滿足語音指令識別系統(tǒng)的設(shè)計需求，且隨著訓(xùn)練次數(shù)的不斷增加精度會進一步提高。
4結(jié)論
為了提高收割機作業(yè)的智能化水平，實現(xiàn)無人作業(yè)，在收割機遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計上引入了舞蹈機器人的音樂識別技術(shù)，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對語音識別誤差和動作執(zhí)行的準確度進行了優(yōu)化，從而提高了遠程控制的精度。模擬農(nóng)田的作業(yè)環(huán)境對收割機遠程語音識別誤差和動作執(zhí)行的誤差進行了測試，結(jié)果表明:采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以得到較高的語音指令識別精度。最后，對分別采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的動作執(zhí)行精度進行了對比，結(jié)果表明:采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以得到更高的動作執(zhí)行精度。
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作者：李艷慧
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