基于语音识别和触摸屏控制的轮椅，用于截瘫患者

Aruna.C¹，Dhivya Parameswari.A¹，Malini.M¹，Gopu.G²。

1项目学生，生物医学工程系。 2生物医学工程系教授兼主任。Sri Ramakrishna工程学院，哥印拜陀-641022。

电子邮件：srec.ac.in gopu.govindasamy”；dhivyaparameswari@gmail.com。

摘要

由于事故，年龄和健康问题，目前主要关注的是失去肢体和传感系统的广泛流行。为了帮助有这些缺陷的人，所提出的智能轮椅系统在熟悉的环境中使用双控制进行导航。轮椅的两种输入控制模式是语音识别和触摸屏。当想要改变方向时，通过用手指按压触摸屏上的各个象限来建模触摸屏传感器，其具有针对不同方向编程的不同值。这也可以通过使用语音控制器的简单语音命令来控制。通过在每个方向控制的语音识别套件中存储单个字母，识别时间大大减少，从而获得快速到达目的地。轮椅由后端的直流无刷电机组成，采用PWM技术控制。包括制动控制机构以控制轮椅。从以往的文献调查中发现，触摸屏的准确率为50％。在该系统中，获得了全方位轮椅运动的准确率，准确度为94.6％。语音识别的准确率为80.8％，比Prathyusha等人的研究高出30％。该设备可帮助残疾人通过室内系统中的预定义路径自动前进到目的地。

关键词：PIC单片机，触摸屏，PWM技术，截瘫，轮椅。

介绍

在物理和社会环境中预期水平执行任务，活动和角色的能力或限制在一个名为康复技术[1]的常绿领域的帮助下最大限度地得到解决。已经开发了各种支持设备和现代设备。帮助改善他们的生活质量。这项技术是残疾人融入社会的一种方式。麻痹是一个或多个肌肉的肌肉功能丧失。如果存在感觉损伤以及运动损伤，瘫痪可伴有受影响区域的感觉丧失。截瘫是运动损伤或下肢感觉功能受损。它通常由脊髓损伤或先天性疾病如脊柱裂引起，影响椎管神经元。受截瘫影响的椎管区域是胸椎，腰椎或骶骨区域[2]。所提出的系统通过辅助智能轮椅系统帮助人们轻松克服这些缺陷[3,10]。在所提出的双输入系统中，使用5线电阻式触摸屏，其中有6个象限和语音识别套件（HM2007），其由12个开关组成，其中4个开关用于方向控制，1个开关用于停止轮椅。此外，还提供制动控制开关以避免碰撞。为实现轮椅中所有方向的移动，微控制器采用一系列数字值进行编码。

本文的结构如下：提出的系统框图，工作，算法，材料和方法，结果和讨论，结论和未来范围。

拟议系统的框图

图1解释了所提出系统的框图。通过使用降压变压器将5v的电源提供给触摸屏，麦克风，语音识别IC和驱动电路。开关用于选择输入（语音或触摸），从中向微控制器提供值。当LCD中显示正确的值时，使用逻辑开关接通继电器电路。这样可以驱动安装在后端的轮椅直流无刷电机。轮椅的前轮能够旋转360^o。轮椅可以在相同的逻辑开关的帮助下停止，该逻辑开关关闭提供给驱动电路的电源以避免碰撞。

图1：拟议系统的框图

语音识别IC

语音识别IC HM2007能够以与扬声器无关的模式操作。最初，借助HM2007 IC模拟输入端子上直接连接的麦克风，将语音记录到连接到IC的外部SRAM。一旦这些字母存储在SRAM中，就训练系统以获得编码到微控制器中的每个方向的精度。在训练之后，当主体通过麦克风拼写记录的字母时，通过麦克风的语音与记录的语音进行比较，并根据该数字输出生成。然后将语音识别IC的输出馈送到PIC微控制器的数字输入端口。

触摸屏

该提出的系统中使用的触摸屏是5线电阻型。给出5V的电源

触摸屏。该触摸屏分为6个象限。角落中的4个象限用于指定左，右，前和后的方向。中心的两个象限用于控制轮椅的速度。用于指定方向的四个象限被分配了一系列借助PIC单片机编码的数字值。以下是为每个方向指定的范围：返回20至30;前面40到50;对 - 80到90;左 - 110至120.当用户将手指按压在其中的特定象限时，在触摸屏上感测这些值。

直流无刷电机

所提出的系统包括位于轮椅原型后端的2个DC无刷电机。[11]这些电机使用脉冲宽度调制（PWM）技术[8,9]提供脉冲信号。设定RPM值200以及1Nm的扭矩值，以便为车轮提供旋转。因此，所提出的系统的轮椅原型可以承受高达2千克的负载。轮椅前端的两个轮子可以旋转360度^o。这有助于轮椅精确地转向所需的方向。

拟议系统的工作

所提出的系统包括5线电阻式触摸屏和语音识别系统（HM2007）。语音控制IC由12个开关组成，其中4个开关用于方向控制，1个开关用于停止轮椅。以下是存储在HM2007套件缓冲器IC中的按键及其相关字母，用于沿指定方向移动轮椅，如表1所示。该系统的整体工作情况如图2所示。

表1：语音识别系统中的方向控制键及其相关字母

在所提出的系统中使用的触摸屏输入是5线电阻型。它由6个象限组成。此外，在此模式下使用制动控制开关来停止轮椅。以下是使用触摸屏控制[15]移动轮椅的值，如表2所列。

表2：使用触摸屏控制方向和速度

流程图：

开始

打开电源

选择输入模式

语音识别系统

触摸屏控制

用户通过麦克风拼写该字母

是

用户按下所需的手指

与训练有素的信件正确匹配

微控制器可识别LCD中的数字值和显示

键值显示在led中

使用制动开关打开驱动电路

驱动电路开启

轮椅沿指定方向移动

轮椅沿指定方向移动

停止轮椅信件的#39;拼写

使用制动开关关闭驱动电路

如果它与训练有素的信件匹配

驱动电路关闭

轮椅停下来

没有

图2：所提出系统的流程图

当电源打开时，主体通过使用输入选择开关选择输入模式的类型。选择语音模式时，将关闭触摸屏的电源。受试者通过连接到套件的麦克风拼出训练有素的字母。相应的键值显示在语音套件附带的LED上。这个字母在微控制器中识别时会触发轮椅的后端电机。因此轮椅在拼写方向上移动。当一个人想要停下轮椅时，字母S拼写出来。

当对象选择触摸屏作为输入模式时，关闭对语音系统的供应并且打开对触摸屏的供应。在触摸屏中，为了将轮椅移动到所需方向，将手指按压在所需的象限上[12]。触摸屏中的每个象限包含在微控制器中编码的每个方向的一系列值。当控制器识别出特定值时，显示在液晶显示屏（LCD）中;使用逻辑开关接通继电器电路。这样可以驱动安装在后端的轮椅直流无刷电机。轮椅前端的2个轮子可以旋转360^o。轮椅可以在制动开关的帮助下停止，以避免碰撞。

材料和方法

所提出的系统具有语音识别套件，其包括语音IC HM2007,3个缓冲IC，静态RAM，LED显示器，麦克风，12个键，其中10个键用于输入选择，1个键用于训练套件和1个清除记忆的关键。语音识别IC（HM2007）是一种单芯片电路，具有片上模拟前端语音分析，识别过程和系统控制功能。通过用于识别阶段的外部微型电话，可以将40个孤立字存储在64k外部静态RAM中。语音识别IC HM2007以与扬声器相关的识别模式操作。在此模式下，设备仅响应当前用户。如果另一个人需要使用相同的系统，则必须应用新的培训阶段。

触摸屏是2D传感装置，由2片材料构成，由隔片稍微分开。该结构是一片玻璃，提供稳定的底层和一片聚乙烯（PET）作为柔性顶层[12]。2片涂有电阻物质，通常是称为氧化铟锡（ITO）的金属化合物。当压下PET膜时，两个电阻表面相遇。可以通过触摸屏控制器单元[13]读取该会议的位置。当实时拍摄时，所提出的系统中的轮椅移动方法如下：

对于单个主题，两种输入模式都采用了50次的跟踪。因为要求受试者选择输入的类型[13]。选择语音模式后，主题通过连接到套件的麦克风拼出训练有素的字母。相应的键值显示在语音套件附带的LED上。这个字母在微控制器中识别时会触发轮椅的后端电机。因此轮椅在拼写方向上移动。当一个人想要停下轮椅时，字母S拼写出来。

选择触摸屏模式时，按下象限[12]要求拍摄对象触摸所需的方向。一旦在微控制器中识别出该值;它将显示在LCD上。当主体找到指定方向的正确设定值时，主体手动打开制动开关。现在打开驱动电路的电源，因此电机触发轮椅的后端轮。因此轮椅移动了。到达目的地时，主体手动关闭制动开关。

类似地，几个病例的踪迹是由50个受试者完成的。从观察到的轮椅运动中，混淆矩阵被列为语音和触摸模式[5,14]。在计算中，获得了语音系统的约80.8％和触摸屏控制的94.6％的分类精度，如表3所示。表4。

结果和讨论

从所提出的系统中可以看出，系统在触摸输入模式下的准确度高于语音输入[15]。与M.Prathyusha等人（2013）[6,7]的研究相比，该系统的总体准确度也提高了100％。各种试验的准确性增加[14]见表3和表4。

表3：使用语音系统进行的各种试验的准确度值

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资料编号：[4427]</t

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