西京学院大创项目丨智能盲人饮水机，科技便捷生活

　　随着技术的进步，为特殊人群提供更为便利的设施已成为一种社会趋势。智能盲人饮水机是其中的一种，旨在为视障者提供更为方便、安全的饮水体验。盲人用户在使用饮水机时容易出现意外，例如刺伤手指或发生烫伤等，这可能是因为机器设计问题导致的，需要考虑安全性的改进。

　　西京学院该项目组成员主要研究了在智能盲人饮水机中集成语音交互功能的必要性和实用性，分析了语音交互如何提高视障者的自主使用饮水机的能力，并指出了实施这一技术的潜在挑战和解决方案。

　　物联网和人工智能技术已渗透日常生活，为特殊群体如盲人和视障者提供了较强的设备体验。其中，智能盲人饮水机的出现响应了视障者对更直观、安全使用方式的需求。

　　一、工作原理与整体设计

　　该项目主要通过机器学习和深度学习，将语音交互用于盲人饮水机中，为盲人饮水提供便捷。语音识别技术旨在使计算机能够“听”并“理解”人类语言，将声音信号转换为文本或命令。该技术首先通过麦克风或其他传感器捕获声音，并将其转化为信号。接着，从这些信号中提取与语言内容相关的特征，常用的特征如梅尔频率倒谱系数。随后，深度学习或其他机器学习技术被应用于训练声学模型，关联声音特征与具体的语音单元。此外，语言模型描述了词与词之间在特定语言中的概率关系，帮助确定当声学模型识别出多个候选词时的最有可能的单词组合。最后，利用这两种模型，声音特征被解码为文本或命令。当盲人召唤机器口令时，会听到急促的蜂鸣声，寻着声音找到饮水器，并将杯子放在卡槽处，使鸣响结束，提示盲人水杯已放好。盲人就可以在机器的询问中选择合适的水温和水量，机器便会输出合适的水温和水量，盲人就可以在机器的提示下安全地取走水杯。

图1项目硬件框图

　　2. 常见问题及解决办法

　　语境和环境噪音为语音交互系统的准确性带来了进一步的考验。不同的语境会导致同一句话带有不同的隐含意义。例如，当用户说“我想喝水”时，这在家中可能意味着想要倒水，而在外出场合可能表示购买瓶装水的意向。更为复杂的是环境噪音问题。环境中的其他声音，如交谈、广播或交通噪音，可能会与用户的语音指令混淆，使智能盲人饮水机难以准确捕捉和响应用户的需求。

　　解决方案：首先，可以使用语境感知技术，通过分析当前环境和历史用户数据来更精确地推断用户的需求。例如，饮水机在早晨可能会提供温水选项，而在炎热的午后则会预设为冷水。引入定向麦克风技术可以“专注”于来自某个特定方向的声音，从而减少背景噪音的干扰。通过建立噪音图谱，饮水机能够识别并消除常见的背景噪音。同时，考虑到在某些高噪音环境中，语音交互可能并不是最有效的方式，引入多模态输入如手势或触摸控制可以为用户提供其他交互选择。最后，当设备对指令不确定时，它可以主动向用户询问或在执行前进行确认，确保每一个操作都是用户真正的需求。

　　该项目主要是通过Arduino平台结合语音识别模块、语音合成模块、各类传感器等进行开发，针对盲人饮水不便而设计的一款智能饮水机。项目负责人表示，本设计的创新点就在于能够用人类的语言直接去控制智能设备来完成一些操作，对获取的数据能够语音播报，大大提高了传统手工操作控制的效率，极大的方便了人们的生活。希望该产品能够为那些视力障碍和年迈的老年人在日常饮水方面带来更为便捷的服务。(通讯员：闻丽芬)

编辑：张芬