本文摘要：摘要:為了提高收割機(jī)遠(yuǎn)程控制作業(yè)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)收割機(jī)的無人化作業(yè)，基于音樂舞蹈機(jī)器人的音樂識(shí)別技術(shù)，在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上引入了語音指令識(shí)別系統(tǒng)，在收割機(jī)作業(yè)遇到突發(fā)狀況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)收割機(jī)的遠(yuǎn)程干預(yù)。為了驗(yàn)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(jī)遠(yuǎn)程控制作業(yè)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)收割機(jī)的無人化作業(yè)，基于音樂舞蹈機(jī)器人的音樂識(shí)別技術(shù)，在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上引入了語音指令識(shí)別系統(tǒng)，在收割機(jī)作業(yè)遇到突發(fā)狀況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)收割機(jī)的遠(yuǎn)程干預(yù)。為了驗(yàn)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(duì)收割機(jī)指令識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別精度和動(dòng)作執(zhí)行誤差進(jìn)行了測(cè)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(shí)別系統(tǒng)可以得到較高的語音識(shí)別和動(dòng)作執(zhí)行精度，滿足了收割機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)需求。
關(guān)鍵詞:智能收割機(jī);遠(yuǎn)程控制系統(tǒng);舞蹈機(jī)器人;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);小波算法
0引言
語音識(shí)別技術(shù)是讓計(jì)算機(jī)識(shí)別一些語音信號(hào)，并把語音信號(hào)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(shí)別技術(shù)所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括信號(hào)處理、模式識(shí)別、人工智能等技術(shù)，從簡(jiǎn)單的音樂舞蹈機(jī)器人到現(xiàn)代自動(dòng)化裝配的遠(yuǎn)程控制，語音識(shí)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(jī)被應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中，在農(nóng)機(jī)自主作業(yè)過程中會(huì)遇到一些突發(fā)狀況，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)其作業(yè)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)，從而提高其作業(yè)質(zhì)量和效率。
機(jī)器方向評(píng)職知識(shí)：機(jī)器人科學(xué)論文可以投稿的期刊
1音樂舞蹈機(jī)器人和語音識(shí)別系統(tǒng)
在設(shè)計(jì)音樂舞蹈機(jī)器人時(shí)，舞蹈機(jī)器人的動(dòng)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(duì)音樂的節(jié)拍進(jìn)行快速有效的識(shí)別。音樂節(jié)拍是音樂的重要特征，如果能對(duì)音樂節(jié)拍快速智能化識(shí)別，將大大提高音樂舞蹈機(jī)器人的動(dòng)作準(zhǔn)確性，還可以自主根據(jù)音樂進(jìn)行舞蹈，提高機(jī)器人的智能化程度。音樂節(jié)拍的識(shí)別和語音指令的識(shí)別類似，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域無人收割機(jī)的遠(yuǎn)程控制可以通過語音指令來實(shí)現(xiàn)。在無人機(jī)作業(yè)時(shí)，農(nóng)機(jī)管理人員只需要在遠(yuǎn)程辦公室為農(nóng)機(jī)布置下作業(yè)任務(wù)，農(nóng)機(jī)便可以按照預(yù)定程序進(jìn)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(shí)，通過語音指令來遠(yuǎn)程控制農(nóng)機(jī)是一種簡(jiǎn)單、快速的控制方法，這就需要無人駕駛農(nóng)機(jī)具有語音識(shí)別系統(tǒng)。
語音識(shí)別系統(tǒng)的原理是特征模式的識(shí)別，其基本的框架結(jié)構(gòu)主要是由5部分組成，包括信號(hào)采集和處理模塊、特征提取模塊、參考庫建模、模式匹配、動(dòng)作執(zhí)行模塊。在進(jìn)行遠(yuǎn)程語音指令識(shí)別時(shí)，先對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采集和處理，然后對(duì)語音指令信號(hào)的特征進(jìn)行提取，將指令特征和參考庫里的指令進(jìn)行對(duì)比后匹配;最后，識(shí)別到語音指令對(duì)應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作，控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令執(zhí)行收割作業(yè)動(dòng)作。
2舞蹈機(jī)器人及其語音識(shí)別學(xué)習(xí)算法
舞蹈機(jī)器人的舞蹈動(dòng)作設(shè)計(jì)基于對(duì)音樂的識(shí)別，普通舞蹈機(jī)器人主要是根據(jù)某一首歌曲、按照歌曲的播放時(shí)間和節(jié)奏來完成舞蹈動(dòng)作，在播放不同的歌曲時(shí)會(huì)跳出不同的舞蹈動(dòng)作。在播放歌曲時(shí)，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(jì)。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(jī)器人舞蹈動(dòng)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(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作設(shè)計(jì)。機(jī)器人的舞蹈動(dòng)作主要是由舵機(jī)來進(jìn)行控制的，以機(jī)器人舞蹈時(shí)的左轉(zhuǎn)為例，通過該功能模塊的設(shè)計(jì)，機(jī)器人在左轉(zhuǎn)舵機(jī)的控制下可以向左旋轉(zhuǎn)90°。
利用4個(gè)舵機(jī)可以完成舞蹈機(jī)器人的360°旋轉(zhuǎn)。普通的舞蹈機(jī)器人是根據(jù)音樂來進(jìn)行舞蹈動(dòng)作的，如果機(jī)器人能夠?qū)Ψ菣C(jī)器人自身播放的音樂進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)音樂來跳舞，可以大大提高機(jī)器人的智能化程度。這種功能可以推廣到收割機(jī)的遠(yuǎn)程控制指令識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，在指令識(shí)別時(shí)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(jī)制和知識(shí)庫系統(tǒng)，結(jié)合小波算法對(duì)權(quán)值進(jìn)行修正，可以實(shí)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(jī)遠(yuǎn)程語音動(dòng)作指令識(shí)別的智能化水平，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫進(jìn)行記錄，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，然后建立語音指令數(shù)據(jù)庫。在收割機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，遠(yuǎn)程發(fā)送指令后通過語音識(shí)別系統(tǒng)對(duì)指令進(jìn)行識(shí)別，通過將指令和動(dòng)作數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配后執(zhí)行動(dòng)作指令。在執(zhí)行動(dòng)作指令時(shí)，為了提高動(dòng)作的精度，還可以利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)動(dòng)作誤差進(jìn)行修正。
3收割機(jī)智能控制系統(tǒng)測(cè)試
隨著隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)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(jī)在田間大顯身手。識(shí)別誤差統(tǒng)計(jì)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(shí)別精度，滿足語音指令識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，且隨著訓(xùn)練次數(shù)的不斷增加精度會(huì)進(jìn)一步提高。
4結(jié)論
為了提高收割機(jī)作業(yè)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)，在收割機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上引入了舞蹈機(jī)器人的音樂識(shí)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(duì)語音識(shí)別誤差和動(dòng)作執(zhí)行的準(zhǔn)確度進(jìn)行了優(yōu)化，從而提高了遠(yuǎn)程控制的精度。模擬農(nóng)田的作業(yè)環(huán)境對(duì)收割機(jī)遠(yuǎn)程語音識(shí)別誤差和動(dòng)作執(zhí)行的誤差進(jìn)行了測(cè)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(shí)別精度。最后，對(duì)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(dòng)作執(zhí)行精度進(jìn)行了對(duì)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(dòng)作執(zhí)行精度。
參考文獻(xiàn):
[1]李蕾，劉建鵬.采用改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的移動(dòng)機(jī)器人軌跡追蹤控制研究[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2019，40(1):68-72.
[2]郭鵬，楊武華，楊國(guó)正，等.仿生機(jī)器人民族舞蹈表演的實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018(35):68-69.
[3]劉學(xué).基于字符識(shí)別的收割機(jī)機(jī)器視覺研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2020，42(10):47-50.
[4]陳遠(yuǎn)玲，覃東東，王肖，等.甘蔗聯(lián)合收割機(jī)刀盤轉(zhuǎn)速對(duì)行走速度的跟蹤控制[J].液壓與氣動(dòng)，2020(4):9-14.
[5]張繼偉，王鑫.舞蹈機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49(20):10.
作者：李艷慧
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jylw/26677.html
