用語(yǔ)音就能操控機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。9月25日，湖北大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院研究生團(tuán)隊(duì)《基于FPGA的語(yǔ)音識(shí)別機(jī)械臂系統(tǒng)》項(xiàng)目突破重重難關(guān)，歷時(shí)近四個(gè)月，從5824支隊(duì)伍中脫穎而出，斬獲中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。
“聽(tīng)看傳”板塊聯(lián)動(dòng) 機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)抓取
該系統(tǒng)主要由語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、視覺(jué)識(shí)別攝像頭和單片機(jī)控制部分組成。
打開(kāi)開(kāi)關(guān)，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行?！凹t色！”團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)曾文平一聲令下，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)將解析后的語(yǔ)音數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送給攝像頭，攝像頭立即開(kāi)始捕捉桌面上紅色色塊，并將其位置坐標(biāo)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。伴隨著滋滋滋的電流聲，黃色的機(jī)械臂根據(jù)單片機(jī)逆運(yùn)動(dòng)解算的結(jié)果，隨著軸承緩緩旋轉(zhuǎn)、下降，將桌面上的紅色色塊牢牢抓住，運(yùn)送到桌面另一處放下，這個(gè)過(guò)程實(shí)際運(yùn)行時(shí)間僅30秒。
“隨著中國(guó)社會(huì)人口老齡化加劇，對(duì)于醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人的需求也會(huì)大幅提升，《基于FPGA的語(yǔ)音識(shí)別機(jī)械臂系統(tǒng)》可以應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，通過(guò)語(yǔ)音操控的機(jī)械臂將極大程度優(yōu)化老年人醫(yī)療體驗(yàn)，減輕醫(yī)生護(hù)士的看護(hù)壓力?！眻F(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師宋敏說(shuō)。
在作品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最具突破性的點(diǎn)是團(tuán)隊(duì)三人負(fù)責(zé)板塊之間的聯(lián)動(dòng)，歐陽(yáng)一博負(fù)責(zé)語(yǔ)音系統(tǒng)，曾文平負(fù)責(zé)機(jī)械臂控制和攝像頭，劉子涵負(fù)責(zé)通訊接口。曾文平設(shè)計(jì)的作品曾在湖北大學(xué)集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲得二等獎(jiǎng)，由于當(dāng)時(shí)用到了機(jī)械臂，團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)老師宋敏便建議他以這項(xiàng)作品為基礎(chǔ)組隊(duì)參加比賽。他第一時(shí)間就找到了劉子涵和歐陽(yáng)一博：“他們兩人在機(jī)械臂設(shè)計(jì)上都有自己的成果，把原有的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)出來(lái)的作品能實(shí)現(xiàn)一加一大于二的效果?！?/span>
廣泛搜集 建立語(yǔ)音識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)
語(yǔ)音數(shù)據(jù)的識(shí)別是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)。設(shè)計(jì)初期，團(tuán)隊(duì)收集的數(shù)據(jù)有限，在數(shù)據(jù)處理完成后，他們發(fā)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)并不能很好地識(shí)別各種年齡段的語(yǔ)音。為了使語(yǔ)音識(shí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)更加充分，團(tuán)隊(duì)自建數(shù)據(jù)庫(kù)，耗時(shí)一個(gè)多月，找來(lái)兩百多人進(jìn)行語(yǔ)音內(nèi)容的錄制，提高了機(jī)械臂語(yǔ)音識(shí)別的泛化能力。
團(tuán)隊(duì)的成員歐陽(yáng)一博在語(yǔ)音識(shí)別部分充當(dāng)了核心角色,他告訴記者：“語(yǔ)音識(shí)別對(duì)廣泛性要求很高，找人的過(guò)程雖然困難，但有了這兩百多人的數(shù)據(jù)，大部分人的語(yǔ)音指令都可以輕松地識(shí)別?！?/span>
團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 高效研發(fā)合作
決賽的準(zhǔn)備時(shí)間是在暑假，團(tuán)隊(duì)成員歐陽(yáng)一博因?yàn)閭€(gè)人原因在酒店隔離。在他負(fù)責(zé)的語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，歐陽(yáng)一博每天和其他成員進(jìn)行視頻溝通，請(qǐng)團(tuán)隊(duì)成員幫忙檢查優(yōu)化自己的部分。檢查數(shù)據(jù)、維修線(xiàn)路、總結(jié)問(wèn)題并提出解決措施.....每天工作結(jié)束后，三人又開(kāi)始對(duì)一天的修改和優(yōu)化工作進(jìn)行復(fù)盤(pán)?！袄凼钦娴睦郏看挝覀儼l(fā)現(xiàn)可以?xún)?yōu)化的細(xì)節(jié)，我們覺(jué)得一天的工作都是值的。”劉子涵說(shuō)。
“我常常說(shuō)能力和成績(jī)可以不是最出色的，但是態(tài)度一定要端正?！敝笇?dǎo)老師宋敏對(duì)團(tuán)隊(duì)的作品完成要求很高，每一步都會(huì)進(jìn)行檢查與指導(dǎo)。宋敏每次實(shí)驗(yàn)都會(huì)給團(tuán)隊(duì)成員知道答辯和試驗(yàn)技巧，團(tuán)隊(duì)成員也經(jīng)常向老師分享自己在實(shí)驗(yàn)期間的困惑?！澳苣玫絿?guó)獎(jiǎng)是我們沒(méi)有想到的，但是他們用行動(dòng)證明我們的團(tuán)隊(duì)可以創(chuàng)造奇跡?！彼蚊粽f(shuō)。
“最大的收獲就是確定了自己在語(yǔ)音識(shí)別方面的研究方向。”談到自己在本次研電賽中取得的收獲，歐陽(yáng)一博說(shuō)，“在研究過(guò)程中也擁有了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)和智能化語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用管理系統(tǒng)兩項(xiàng)軟件著作權(quán)?！?nbsp;
宋敏介紹，自學(xué)校研究生工作部、研究生院于2021年首次啟動(dòng)“一院一賽”工程后，她每次都會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生參加學(xué)科性競(jìng)賽?！斑@次獲得一等獎(jiǎng)，學(xué)校和學(xué)院都全程跟進(jìn)我們這次比賽，提供人力物力的全面支持，有了學(xué)校的支持與鼓勵(lì)，我們才能更好地沉下心來(lái)投身科研，參加比賽。”（中國(guó)教育在線(xiàn) 通訊員 李垠璋 熊思穎）
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