Desarrollo mecatrónico de una mano artificial con propósitos biomédicos: sistema de control

Abstract

The present project is designed and built based on voice recognition, which is composed of an electronic circuit device and its respective software. These transmit commands required for the operation of the prosthesis that will be used by amputees right. The electronic circuit is divided into two stages: the first stage begins when the microphone picks up the sound signals of the person (the words) and transmitted to the speech decoder. Once processed it sends the dsPIC which analyzes the spectrum of voice and compare it with the words previously stored in the device library (speech recognition). When you find the word that is most similar to it, sends the number of the recognized word to the microcontroller that is responsible for operating the artificial hand in binary code. The speech recognition library is the section where the codes for words that will later be compared with the acoustic input signals are generated. The speech recognition library can hold a maximum of 100 words, if required by the user. The second stage begins when the microcontroller receives the code word has been recognized. When you receive the code, specific routine is executed for each word, sending a signal to activate the servo motors, for example to open or close the artificial hand. The results show that speech recognition is feasible, achieving an efficiency of 97% for environments without noise and 93% with noise. Although speech recognition is discrete, only it requires a half-second pause between words and half a second to recognize the word and make the corresponding movement of the artificial hand.

En el presente proyecto se diseña y construye un dispositivo basado en el reconocimiento de voz, el cual está compuesto de un circuito electrónico y su respectivo software. Éstos transmiten las órdenes requeridas para el funcionamiento de la prótesis que será utilizada por personas con amputación de mano derecha. El circuito electrónico está dividido en dos etapas: la primera etapa comienza cuando el micrófono capta las señales acústicas de la persona (las palabras) y las trasmite al decodificador de voz. Una vez procesada éste las envía al dsPIC que analiza el espectro de voz y lo compara con las palabras guardadas previamente en el dispositivo (biblioteca de reconocimiento de voz). Cuando encuentra la palabra que más se asemeja a ésta, manda en código binario el número de la palabra reconocida al microcontrolador que es el encargado de accionar la mano artificial. La biblioteca de reconocimiento de voz es el apartado en donde se generaron los códigos para las palabras que posteriormente serán comparadas con las señales acústicas de entrada. La biblioteca de reconocimiento de voz puede contener hasta un total de 100 palabras, si así lo requiere el usuario. La segunda etapa inicia cuando el microcontrolador recibe el código de la palabra que ha sido reconocida. Cuando recibe el código, se ejecuta la rutina específica para cada palabra, mandando una señal para activar los servomotores, por ejemplo para abrir o cerrar la mano artificial. Los resultados muestran que el reconocimiento de voz es factible, logrando alcanzar una eficiencia del 97% para ambientes sin ruido y del 93% con ruido. Aunque el reconocimiento de voz es discreto, solo requiere de una pausa de medio segundo entre las palabras y de medio segundo para reconocer la palabra y realizar el movimiento respectivo de la mano artificial.