[論文レビュー] Voice Recognition Robot with Real-Time Surveillance and Automation

Lochan Basyal|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2023

IoT-based Smart Home Systems被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、Androidアプリを用いて音声をBluetooth経由でArduinoベースのコントローラへ送信する音声指令制御ロボットを提案し、リアルタイム監視、障害物回避、および自動化（照明とホーン制御）を実現します。

ABSTRACT

Voice recognition technology enables the execution of real-world operations through a single voice command. This paper introduces a voice recognition system that involves converting input voice signals into corresponding text using an Android application. The text messages are then transmitted through Bluetooth connectivity, serving as a communication platform. Simultaneously, a controller circuit, equipped with a Bluetooth module, receives the text signal and, following a coding mechanism, executes real-world operations. The paper extends the application of voice recognition to real-time surveillance and automation, incorporating obstacle detection and avoidance mechanisms, as well as control over lighting and horn functions through predefined voice commands. The proposed technique not only serves as an assistive tool for individuals with disabilities but also finds utility in industrial automation, enabling robots to perform specific tasks with precision.

研究の動機と目的

• Android上で音声をテキストに変換し、Bluetoothを介してコマンドを送信する音声指令制御ロボットをデモンストレーションする。
• 超音波センサーを用いたリアルタイム監視と障害物回避を可能にする。
• 事前に定義された音声コマンドによって駆動される自動化機能（照明とホーン）を実装する。
• モーターやアクチュエータを駆動するためのAndroid、Bluetooth、Arduinoベースの制御の統合を示す。
• ハードウェア/ソフトウェアの構成要素を評価し、認識の堅牢性向上のための将来の改善方針を示す。

提案手法

• MIT App Inventorで開発されたAndroidアプリが音声を取得し、テキストに変換してBluetooth経由で送信する。
• Bluetooth HC-05モジュールはAndroidデバイスとArduino間のシリアルデータ伝送を促進する。
• Arduino Uno (ATmega328P)はL293Dモータドライバモジュールを介してモータを制御する。
• 超音波センサHCSR04は障害物を検知し、Arduinoのロジックを介して動作決定を通知する。
• 制御回路はArduino出力によって作動されるリレー駆動のホーンと照明を用いる。
• Proteus v7を用いて回路をシミュレートし、ハードウェア構築前のモータードライバの相互作用を検証する。
• プログラミングは前提とされるコマンドへのシリアル文字列マッチングを用いて動作をトリガーする。

Figure 1: Arduino Uno ATmega328 [ 1 ]

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Androidアプリからの音声コマンドをBluetooth経由で事前定義されたロボットの動作に信頼性高くマッピングするにはどうすれば良いか。
• RQ2 超音波センサーによる障害物検知は音声制御下で安全なリアルタイムナビゲーションを実現できるか。
• RQ3 モバイルロボットシステムにおいて音声コマンドによる照明とホーンの自動化はどの程度実現できるか。
• RQ4 機能的な音声制御ロボットのために、Arduino、HC-05、L293Dといった手頃な構成部品を統合する実現性はどの程度か。

主な発見

• 動作するプロトタイプは、Bluetooth経由で処理された音声からテキストへのコマンドを用いてロボットの動作とアクチュエータを制御することを示している。
• 超音波センサーによる障害物検知は即時停止、後退、および回避のための左折を提供する。
• 単純なコマンドマッチングは基本的なナビゲーションと自動化タスクに対して迅速な動作を可能にする。
• 本システムは低コストで入手しやすいハードウェア（Arduino、HC-05、L293D）とMIT App Inventorを利用して迅速な開発を可能にしている。
• Proteusによるシミュレーションはハードウェア実装前の回路検証を支援する。
• 将来の改善案には、正確なコマンドマッチングから類似度ベースの認識へ移行し、ユーザー間での堅牢性を高めることが含まれる。

Figure 2: Bluetooth module HC-05 [ 1 ]