電子皮膚在語音識別上的應用、語音識別系統和方法
【技術領域】
[0001]本申請屬于傳感器領域，特別是涉及一種電子皮膚在語音識別上的應用及語音識別系統和識別方法。
【背景技術】
[0002]隨著通信技術的快速發展和計算機科學技術的不斷進步，語音識別是一項令人矚目的高新智能人機交互技術，它涉及語音學、發聲機理學、微電子技術、計算機信息處理技術、語音信號處理技術、電路與系統以及傳感技術等多學科的綜合性技術，其應用已經成為一個具有競爭性的新興高技術產業。智能語音識別產業作為我國戰略性新興產業之一，一直受到國家各級主管部門的高度重視，已被列入多項國家科技發展規劃和政策支持領域。
[0003]目前報道的語音識別技術大都是基于語音模板、大詞匯連續語音識別、聲學模型等方法。然而，這些傳統的語音識別技術面臨很多問題，比如在吵鬧的環境、口音或方言等不清晰的發音以及多人同時發音的情況下，語音輸入效果差，識別率不高，甚至無法識別。存在以上問題的主要原因是傳統的語音采集模塊通過捕捉語音在空氣中的傳播信號進行語音采集，而外界的其他聲源干擾會影響到采集的語音數據。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種電子皮膚在語音識別上的應用及語音識別系統和方法，以解決現有技術中語音輸入效果差、識別率不高的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
本申請實施例公開了電子皮膚在語音識別上的應用，所述的電子皮膚包括柔性的敏感層，所述敏感層的上表面和下表面至少之一為非平面結構，所述敏感層的上表面和下表面上分別形成有上電極層和下電極層。
[0006]本發明還公開了一種語音識別系統，包括:
電子皮膚，所述的電子皮膚包括柔性的敏感層，所述敏感層的上表面和下表面至少之一為非平面結構，所述敏感層的上表面和下表面上分別形成有上電極層和下電極層；數據處理模塊，接收來自電子皮膚的信號并將處理后的信號發送至顯示模塊；
顯示模塊，接收并顯示來自數據處理模塊的信號。
[0007]優選的，在上述的語音識別系統中，所述敏感層的材質為聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度范圍為2?50 μ m，優選為50 μ m。
[0008]優選的，在上述的語音識別系統中，所述敏感層的材質為高分子材料，所述的高分子材料選自聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯中的一種或多種的組口 ο
[0009]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的敏感層和下電極層之間還設置有柔性的支撐層。
[0010]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的支撐層為聚乙烯(PE)薄膜，厚度范圍為I?100 μ m,優選為12 μ m。
[0011]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的支撐層材料還可以選自高透明高柔性的聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚偏二氯乙烯(PVDC)，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜中一種或多種的組合。
[0012]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的上電極層和下電極層材質選自金、鉬、鎳、銀、銦、銅、鋁、碳納米管、石墨烯、銀納米線中的一種或多種的組合。
[0013]優選的，在上述的電子皮膚中，所述的上電極層和下電極層電極是通過蒸鍍、化學沉積、打印、噴涂或濺射方式形成。
[0014]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的非平面結構為凸伸的多個多棱椎體。
[0015]優選的，在上述的語音識別系統中，所述的每個椎體的底面為ΙΟμπιΧΙΟμπι的正方形，側面與底面的夾角為54.7°，椎體高度為7.06μπι，椎體之間間距為flOOym，椎體之間間距優選為10 μ m。
[0016]本發明還公開了一種語音識別方法，包括；
利用上述的電子皮膚采集聲帶的振動信號；
對采集的振動信號進行濾波、放大，并提取特征信號；
采用時域分析法或頻域分析法對特征信號進行分析識別，并將識別結果通過顯示模塊顯不O
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在于:
本發明的電子皮膚與新型微納傳感技術相融合，由于使用了無毒且生物相容性很好的超薄彈性薄膜材料，故能很好的和人體皮膚融為一體，構筑成可穿戴式器件能帶來超好的用戶體驗感；同時由于敏感材料獨特的納米結構使得該設備具有的靈敏度更高、穩定性更好；加上整個器件輕小靈巧具有攜帶方便的優點。
[0018]本發明由上述電子皮膚獲得的語音識別系統，具有同步識別，識別率高，體積簡小、攜帶方便且可穿戴的優點。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1所示為本發明具體實施例中語音識別系統的示意圖；
圖2所示為本發明具體實施例中電子皮膚的剖視圖；
圖3所示為本發明具體實施例中硅晶片模板的SM圖；
圖4所示為由圖3所示模板制作的PDMS柔性薄膜的SEM圖；
圖5所示為利用本發明實施例中的語音識別系統對語音識別的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]當前信息產業的國際競爭已經日益表現為對科學技術的爭奪，語音識別行業作為戰略性和前瞻性的重要新興技術產業一直是國內外科學界和產業界關注的焦點。本發明涉及一種新型語音識別技術及相應的裝置，本發明提出用微納傳感器采集發音時聲帶產生的振動信號，而不是像傳統的語音識別技術通過采集模塊捕捉語音在空氣中的傳播信號，再對振動信號進行放大、濾波等預處理，提取特征信號利用時域分析法、頻域分析法等識別分析，從而得到一種簡便、可行、系統的振動信號識別方法，最后顯示識別結果。
[0022]本發明在傳統語音識別技術基礎上進行了創新，主要集中在語音信號的采集方式和提取裝置上，具有同步識別，識別率高，體積簡小且攜帶方便的優點，同時由于使用柔性薄膜材料，可以方便的將本器件整合成可穿戴電子設備。
[0023]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]參圖1所示，本發明實施例中，語音識別系統包括電子皮膚、數據處理模塊和顯示模塊。
[0025]電子皮膚用以采集聲帶的振動信號；數據處理模塊對采集的振動信號進行濾波、放大，并提取特征信號，采用時域分析法或頻域分析法對特征信號進行分析識別，并將識別結果通過顯示模塊顯示。
[0026]參圖2所示，本實施例中的電子皮膚包括柔性的支撐層1、形成于支撐層I上表面的柔性的敏感層2，以及分別形成于敏感層2上表面和支撐層I下表面的上電極層3和下電極層4。
[0027]敏感層2的材料優選為PDMS (聚二甲基硅氧烷)，敏感層2的材料還可以是其他高分子材料，如聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯中的任意一種或多種。
[0028]敏感層2的上表面為非平面結構，優選為多個凸起的椎體21，每個椎體21的底面為為1ymX 1ym的正方形，側面與底面的夾角為54.7°，椎體高度為7.06 μ m，椎體之間間距為10 μ m。
[0029]在其他實施例中，敏感層2上表面的形狀也可以為波浪狀等其他非平面結構。
[0030]易于想到的是，敏感層2的下表面也可以設置為非平面形狀，相應地，敏感層2的下表面也需要設置一層電極層。
[0031]支撐層I優選為高透明高柔性的超薄PE (聚乙烯)薄膜，其厚度優選為12 μ m。
[0032]PE薄膜作用在于幫助在硅晶片表面的圖案化PDMS膜與模板能完整輕易分離，同時作為襯底支撐PDMS膜。
[0033]上電極層3和下電極層4的材料選自金、鉬、鎳、銀、銦、銅、鋁、碳納米管、石墨烯、銀納米線中的一種或多種的組合。
[0034]上述的電子皮膚，支撐層I和敏感層2的整體厚度小于70 μ m，該超薄電子皮膚具備與人體皮膚相同的柔軟度及楊氏模量，重量也超輕輕，可以直接與皮膚黏合，是一種可穿戴性器件。
[0035]上述的電子皮膚的制作方法如下:
S1、制作可形成非平面結構的模板本實施例利用MEMS加工制造技術中的光刻、刻蝕等工藝制作出具有微結構的模板(優選4寸硅晶片)。先將硅晶圓表面進行潔凈處理，再旋涂光刻膠、前烘、光刻、顯影、后烘，最后利用刻蝕將圖形轉移到硅晶圓，得到具有微結構的模板，具體制備方法如下:
1、制板
通過設計論證后利用做圖軟件繪制圖紙，單純的增加圖案的寬度和高度以及圖案之間的間距都有利于器件靈敏度的提高，但綜合后，微圖案優選為金字塔結構，塔底面為1ymX 1ym的正方形，側面與底面的夾角為54.7°，塔頂到底面的距離為7.06 μ m，圖案間距為10 μ m，按照圖紙的尺寸去做掩模板