音声認識によるロボット制御システムの構築と教育プログラムへの応用

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本研究の目的は、音声認識により動作するロボットシステムを構築し、組込みシステムの人材育成および教育プログラムの教材を構築することである。そこで、ArduinoやRaspberryPiなどのマイコンによる音声認識の仕組み、手順、プログラミングおよびマイコンによる手法の違いを理解し、実際に音声の指令によって障害物回避ができるロボットシステムを構築するとともに、制御技術の習得までできる教育プログラムへ応用する事を検討した。具体的には、マイクから取り込まれた音声信号を認識・理解する手法として、ArduinoではEasyVR、RaspberryPiではJulius音声認識エンジンを用いて音声認識させる辞書ファイルの作成から音声認識(文字に変換して出力)させるまでの一連の手法を理解するとともに、マイコンに文字データを記憶させるための方法あるいは学習機能を持たせるためにはどのようにすればよいか、個人差のある声の質を正確に認識できるようにするための手法について理解するとともに、実験しながらシステムを構築することができた。さらに、音声認識結果は、スクリプト言語を用いてロボットを制御するための命令へと変換し、目的とする動作ができるようにプログラミングするとともに演算・制御に関するアルゴリズムについても理解できるように逐次改良しながらシステムを構築した。このシステムを中学生、高校生、大学生のそれぞれのレベルに合わせた教育プログラムとするために、工学の面白さ、技術習得などレベルに合わせたマニュアルを作成しており、今後実践して理解することができるかどうか受講者からの意見を聞きながら逐次問題を解決し、効率的な実習ができるツールとして利用できるように改良をしていくことを考えている。本研究において、教育向けのマイコンおよび音声認識による学習支援を目的としているため、短時間で習得できる効率的な実習プログラムを構築することが重要であり、授業としては取り上げることが少ない技術の一端に触れる機会を与える有用なシステムとなると考えている。