电子皮肤在语音识别上的应用、语音识别系统和方法
【技术领域】
[0001]本申请属于传感器领域，特别是涉及一种电子皮肤在语音识别上的应用及语音识别系统和识别方法。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的快速发展和计算机科学技术的不断进步，语音识别是一项令人瞩目的高新智能人机交互技术，它涉及语音学、发声机理学、微电子技术、计算机信息处理技术、语音信号处理技术、电路与系统以及传感技术等多学科的综合性技术，其应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。智能语音识别产业作为我国战略性新兴产业之一，一直受到国家各级主管部门的高度重视，已被列入多项国家科技发展规划和政策支持领域。
[0003]目前报道的语音识别技术大都是基于语音模板、大词汇连续语音识别、声学模型等方法。然而，这些传统的语音识别技术面临很多问题，比如在吵闹的环境、口音或方言等不清晰的发音以及多人同时发音的情况下，语音输入效果差，识别率不高，甚至无法识别。存在以上问题的主要原因是传统的语音采集模块通过捕捉语音在空气中的传播信号进行语音采集，而外界的其他声源干扰会影响到采集的语音数据。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种电子皮肤在语音识别上的应用及语音识别系统和方法，以解决现有技术中语音输入效果差、识别率不高的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
本申请实施例公开了电子皮肤在语音识别上的应用，所述的电子皮肤包括柔性的敏感层，所述敏感层的上表面和下表面至少之一为非平面结构，所述敏感层的上表面和下表面上分别形成有上电极层和下电极层。
[0006]本发明还公开了一种语音识别系统，包括:
电子皮肤，所述的电子皮肤包括柔性的敏感层，所述敏感层的上表面和下表面至少之一为非平面结构，所述敏感层的上表面和下表面上分别形成有上电极层和下电极层；数据处理模块，接收来自电子皮肤的信号并将处理后的信号发送至显示模块；
显示模块，接收并显示来自数据处理模块的信号。
[0007]优选的，在上述的语音识别系统中，所述敏感层的材质为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，厚度范围为2?50 μ m，优选为50 μ m。
[0008]优选的，在上述的语音识别系统中，所述敏感层的材质为高分子材料，所述的高分子材料选自聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯中的一种或多种的组口 ο
[0009]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的敏感层和下电极层之间还设置有柔性的支撑层。
[0010]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的支撑层为聚乙烯(PE)薄膜，厚度范围为I?100 μ m,优选为12 μ m。
[0011]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的支撑层材料还可以选自高透明高柔性的聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚偏二氯乙烯(PVDC)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜中一种或多种的组合。
[0012]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的上电极层和下电极层材质选自金、钼、镍、银、铟、铜、铝、碳纳米管、石墨烯、银纳米线中的一种或多种的组合。
[0013]优选的，在上述的电子皮肤中，所述的上电极层和下电极层电极是通过蒸镀、化学沉积、打印、喷涂或溅射方式形成。
[0014]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的非平面结构为凸伸的多个多棱椎体。
[0015]优选的，在上述的语音识别系统中，所述的每个椎体的底面为ΙΟμπιΧΙΟμπι的正方形，侧面与底面的夹角为54.7°，椎体高度为7.06μπι，椎体之间间距为flOOym，椎体之间间距优选为10 μ m。
[0016]本发明还公开了一种语音识别方法，包括；
利用上述的电子皮肤采集声带的振动信号；
对采集的振动信号进行滤波、放大，并提取特征信号；
采用时域分析法或频域分析法对特征信号进行分析识别，并将识别结果通过显示模块显不O
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的电子皮肤与新型微纳传感技术相融合，由于使用了无毒且生物相容性很好的超薄弹性薄膜材料，故能很好的和人体皮肤融为一体，构筑成可穿戴式器件能带来超好的用户体验感；同时由于敏感材料独特的纳米结构使得该设备具有的灵敏度更高、稳定性更好；加上整个器件轻小灵巧具有携带方便的优点。
[0018]本发明由上述电子皮肤获得的语音识别系统，具有同步识别，识别率高，体积简小、携带方便且可穿戴的优点。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1所示为本发明具体实施例中语音识别系统的示意图；
图2所示为本发明具体实施例中电子皮肤的剖视图；
图3所示为本发明具体实施例中硅晶片模板的SM图；
图4所示为由图3所示模板制作的PDMS柔性薄膜的SEM图；
图5所示为利用本发明实施例中的语音识别系统对语音识别的示意图。
【具体实施方式】
[0021]当前信息产业的国际竞争已经日益表现为对科学技术的争夺，语音识别行业作为战略性和前瞻性的重要新兴技术产业一直是国内外科学界和产业界关注的焦点。本发明涉及一种新型语音识别技术及相应的装置，本发明提出用微纳传感器采集发音时声带产生的振动信号，而不是像传统的语音识别技术通过采集模块捕捉语音在空气中的传播信号，再对振动信号进行放大、滤波等预处理，提取特征信号利用时域分析法、频域分析法等识别分析，从而得到一种简便、可行、系统的振动信号识别方法，最后显示识别结果。
[0022]本发明在传统语音识别技术基础上进行了创新，主要集中在语音信号的采集方式和提取装置上，具有同步识别，识别率高，体积简小且携带方便的优点，同时由于使用柔性薄膜材料，可以方便的将本器件整合成可穿戴电子设备。
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]参图1所示，本发明实施例中，语音识别系统包括电子皮肤、数据处理模块和显示模块。
[0025]电子皮肤用以采集声带的振动信号；数据处理模块对采集的振动信号进行滤波、放大，并提取特征信号，采用时域分析法或频域分析法对特征信号进行分析识别，并将识别结果通过显示模块显示。
[0026]参图2所示，本实施例中的电子皮肤包括柔性的支撑层1、形成于支撑层I上表面的柔性的敏感层2，以及分别形成于敏感层2上表面和支撑层I下表面的上电极层3和下电极层4。
[0027]敏感层2的材料优选为PDMS (聚二甲基硅氧烷)，敏感层2的材料还可以是其他高分子材料，如聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯中的任意一种或多种。
[0028]敏感层2的上表面为非平面结构，优选为多个凸起的椎体21，每个椎体21的底面为为1ymX 1ym的正方形，侧面与底面的夹角为54.7°，椎体高度为7.06 μ m，椎体之间间距为10 μ m。
[0029]在其他实施例中，敏感层2上表面的形状也可以为波浪状等其他非平面结构。
[0030]易于想到的是，敏感层2的下表面也可以设置为非平面形状，相应地，敏感层2的下表面也需要设置一层电极层。
[0031]支撑层I优选为高透明高柔性的超薄PE (聚乙烯)薄膜，其厚度优选为12 μ m。
[0032]PE薄膜作用在于帮助在硅晶片表面的图案化PDMS膜与模板能完整轻易分离，同时作为衬底支撑PDMS膜。
[0033]上电极层3和下电极层4的材料选自金、钼、镍、银、铟、铜、铝、碳纳米管、石墨烯、银纳米线中的一种或多种的组合。
[0034]上述的电子皮肤，支撑层I和敏感层2的整体厚度小于70 μ m，该超薄电子皮肤具备与人体皮肤相同的柔软度及杨氏模量，重量也超轻轻，可以直接与皮肤黏合，是一种可穿戴性器件。
[0035]上述的电子皮肤的利记博彩app如下:
S1、制作可形成非平面结构的模板本实施例利用MEMS加工制造技术中的光刻、刻蚀等工艺制作出具有微结构的模板(优选4寸硅晶片)。先将硅晶圆表面进行洁净处理，再旋涂光刻胶、前烘、光刻、显影、后烘，最后利用刻蚀将图形转移到硅晶圆，得到具有微结构的模板，具体制备方法如下:
1、制板
通过设计论证后利用做图软件绘制图纸，单纯的增加图案的宽度和高度以及图案之间的间距都有利于器件灵敏度的提高，但综合后，微图案优选为金字塔结构，塔底面为1ymX 1ym的正方形，侧面与底面的夹角为54.7°，塔顶到底面的距离为7.06 μ m，图案间距为10 μ m，按照图纸的尺寸去做掩模板