韩国研究团队开发可附着在皮肤的穿戴式语音识别电子装置

  韩国浦顶工科大学在Nature Communications中发表了一种可附着在皮肤上的穿戴语音识别电子设备。一般的移动设备是利用麦克风检测声压的差异来识别语音,但这种方式很容易受到背景的噪音和阻尼效应(damping effects)影响。因此,Cho Kilwon和Chung Yoonyoung教授团队成功开发出透过颈部皮肤的震动,精确识别声音。

韩国研究团队开发可附着在皮肤的穿戴式语音识别电子装置

图片来源:pixabay

  这种新型的皮肤震动传感器使用超薄聚合物,以及带有微孔的隔膜所制作而成。制程包括,将牺牲层(sacrificial layer)、顶部电极、隔膜、和隔膜支撑组件,依序地沉积到干净的玻璃芯片上,然后蚀刻牺牲层,再将样品与玻璃芯片分离,经过翻转,最后转移到具有底部电极的聚合物基板上。

  由于其完全交联的聚合物材料与隔膜微孔结构特性,该电子震动传感器在80-3400赫兹(Hz)的频率范围内,具有平坦的频率响应(frequency response),包括标准电话频带(300-3400Hz),以及基本语音频率范围(80-255Hz)。

  而作用于此皮肤电子震动传感器的原理,在于皮肤的震动加速度与声压间,存在着线性关系,因此皮肤的震动加速度可以作为一种适当的感测参数。简单来说,当加速度越大,声压也越大。(子午物联ziwuiot.com)

  除此之外,该设备还具备了卓越的震动灵敏度。在颈部皮肤震动范围内,以0.02g的加速度,具有超过10dB的卓越信噪比(signal to noise ratio)。而这种高灵敏度是源自于聚合物薄膜的低刚度特性以及其优化的结构。

  另一方面,关于语音识别的部分,该研究团队透过将装置附着在皮肤震动幅度最大的颈部环状软骨附近,再加上与其他喉部麦克风和商用麦克风系统进行比较。结果发现,当具有刚性和庞大结构的加速度计用强力胶带固定时,皮肤会被压缩,因此一般的麦克风灵敏度已降低至40%。然而,该团队所设计新型颈部皮肤设备仍保持其振动灵敏度在90%以上。

  透过开发超薄、低钢度、低阻尼、可贴附在皮肤的语音识别电子装置,其庞大的潜力将会大大的被应用在商业、娱乐、甚至是医疗用途上。尤其当智能机器人、语音助理的市场越来越大,势必会有越来越多研究人员投入这个领域。

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