UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE FACOLTA' DI INGEGNERIA Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell'Informazione

Tesi di laurea in SISTEMI OPERATIVI

Controllo vocale a distanza di un robot in ambiente rumoroso tramite array microfonicoRelatore: Chiar.mo Prof. Ing. Enzo MUMOLO Correlatore: Prof. Ing. Massimiliano NOLICH

Laureando: Fabrizio ROMAN

Introduzione 1 Scopo e motivazioni Scopo: Controllare a distanza un robot tramite comandi vocali Motivazioni: E' utile in molti ambiti

Sanitario Assistenziale Lavori ad alto rischio Lavoro in cooperazione uomo-macchina o anche macchina-macchina ...

Introduzione 2 Caratteristiche e necessit

Microfoni distanti Utili poich non obbligano l'utente ad averne addosso, ma la qualit del sonoro bassa Filtri audio Necessari per migliorare la qualit del parlato prima del riconoscimento Riconoscitore vocale Necessario per rendere possibile la comprensione del comando da eseguire

Schema logico

Software sviluppato - 1

Elaborazione audio e riconoscimento vocale:

Campionamento segnali tramite Jack Filtraggio Voice Activity Detection (VAD) per il rilevamento della presenza di segnali vocali Riconoscimento vocale tramite analisi cepstrale

Software sviluppato - 2

Logica di alto livello del robot:

Client Player per la gestione della logica del robot capace di: - comunicare con i driver dei sensori e degli attuatori del robot - comunicare con il blocco di software adibito all'elaborazione audio per la ricezione dei comandi vocali

Software sviluppato - 3

Controllo attuatori e sensori del robot:

Driver RTAI per la gestione dei motori e corrispondenti moduli real-time Driver RTAI per la gestione dei sensori ad ultrasuoni e corrispondenti moduli real-time Software accessorio: Script per il mounting automatico del File-system da chiavetta USB Script di avvio del server Player

Player

Cos' Player?

uno standard nel mondo della programmazione robotica Permette una programmazione indipendente dall'hardware:

Linguaggio di alto livello programmazione pi veloce e con meno errori Portabilit semplificata

Introduzione 4 Strumenti utilizzati

Array microfonico + campionatore multicanale Calcolatore con porta Firewire Sistema embedded TS-7250 basato su architettura ARM 4 sensori ad ultrasuoni e 2 attuatori (motori) Access-point e adattatore USB Wi-fi ...

Comando a distanza

Problema principale: Rumore ambientale forte e non costante

Comando a distanza Causa principale di rumore: Il robot stesso! spento acceso spento

Complessivamente il rumore NON costante: quindi serve un filtro DINAMICO e ADATTIVO

Algoritmo di aggiornamento dinamico

Il filtro gestisce automaticamente e in tempo reale l'aggiornamento dinamico del profilo del rumore ambientale

Risultati Waveforms e spettri prima e dopo: (rumore ambientale praticamente costante, senza rumore del robot)

Risultati

Waveforms prima e dopo: (con il rumore del robot)spento accensione acceso spegnimento

Le transizioni sono ignorate dal software VAD

Risultati in condizioni reali di rumore (con robot attivo)

Risultati

Traiettorie seguite dal robot con gli stessi comandi

Conclusioni

I test eseguiti hanno dato un esito pi che soddisfacente L'addestramento va fatto ad personam per un migliore tasso di riconoscimento tuttavia necessario implementare degli odometri per migliorare la precisione nel movimento

GRAZIE PER L'ATTENZIONE!