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前言：

人們不斷開發(fā)配備智能揚(yáng)聲器等機(jī)器人學(xué)和人工智能技術(shù)的交互式機(jī)器人。要實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別（這是交互式機(jī)器人的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)），需要多個(gè)復(fù)雜且緊湊的麥克風(fēng)，以便從背景噪聲中識(shí)別出講話者的聲音。TDK 提供多款超緊湊 MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)1）麥克風(fēng)，這些麥克風(fēng)利用先進(jìn)的半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)，支持語音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和交互式機(jī)器人智能的進(jìn)一步改善。

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交互式機(jī)器人的語音識(shí)別技術(shù)問題

代替人類執(zhí)行操作或輔助人類操作的機(jī)器人主要分為工業(yè)機(jī)器人和商業(yè)/服務(wù)機(jī)器人。近年來，商業(yè)/服務(wù)機(jī)器人快速發(fā)展，到 2025 年，預(yù)計(jì)其全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 520 億美元（信息來源：株式會(huì)社富士經(jīng)濟(jì)“2018 全球機(jī)器人相關(guān)市場(chǎng)的現(xiàn)況與前景預(yù)測(cè)”）。在商業(yè)/服務(wù)機(jī)器人中，交互式機(jī)器人的發(fā)展尤其符合預(yù)期。

交互式機(jī)器人利用人工智能與人類自動(dòng)交互。它們可以根據(jù)相互交流驅(qū)使動(dòng)作和/或語音，在解決全球社會(huì)問題（如老齡化社會(huì)和勞動(dòng)力短缺）方面預(yù)計(jì)將發(fā)揮作用。

商業(yè)/服務(wù)機(jī)器人的全球市場(chǎng)規(guī)模

“2020年全球機(jī)器人相關(guān)市場(chǎng)的現(xiàn)況與前景預(yù)測(cè)”

交互式機(jī)器人的用戶界面由語音識(shí)別技術(shù)提供。交互式機(jī)器人需要檢測(cè)講話者的方向（即使他/她在遠(yuǎn)處講話）并在背景噪聲中識(shí)別他/她的話語。解決方案是安裝多個(gè)麥克風(fēng)，以便根據(jù)到達(dá)時(shí)間的差異和各麥克風(fēng)接收到的語音強(qiáng)度差異來辨別講話者的方向。這一技術(shù)被稱為波束成型。此外，需要使用多個(gè)麥克風(fēng)，通過噪聲消除技術(shù)2僅從來自各個(gè)方向的背景噪聲中消除噪聲成分。

要實(shí)現(xiàn)波束成型和噪聲消除，需要使用多個(gè)盡可能緊湊和輕便的麥克風(fēng)。另一方面，要準(zhǔn)確識(shí)別講話者的聲音，需要高信噪比3。然而，一般而言，信噪比越高，動(dòng)態(tài)范圍4就越大。交互式機(jī)器人的麥克風(fēng)面臨一大挑戰(zhàn)：如何在保持緊湊、輕便的同時(shí)維持高信噪比并抑制失真。

利用緊湊型MEMS麥克風(fēng)的語音識(shí)別技術(shù)解決方案

TDK的各款MEMS麥克風(fēng)解決了波束成型和噪聲消除的問題。TDK 以 InvenSense 品牌推出的 ICS-40730 是一款緊湊的高性能MEMS麥克風(fēng)。尺寸為 4.72 x 3.76 x 3.50 mm，信噪比高達(dá) 74 dBA，適合用于波束成型的麥克風(fēng)陣列5。即使在 105 dB 的聲級(jí)，ICS-40730 也能夠以最大 0.6% 抑制失真，從而維持高信噪比。（110 dB 的聲級(jí)即被視為噪聲，如火車通過時(shí)高架鐵軌下方的噪聲水平。）該款麥克風(fēng)對(duì)噪聲消除功能也有大有幫助。

使用 MEMS 麥克風(fēng)陣列實(shí)現(xiàn)波束成型的示例

通過使用具有高信噪比的緊湊麥克風(fēng)陣列，波束成型技術(shù)可分離特定聲源并在多個(gè)聲源中強(qiáng)調(diào)特定聲音。

除了 ICS-40730，TDK 提供適合各種應(yīng)用的 MEMS 麥克風(fēng)系列。TDK 的麥克風(fēng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設(shè)備、助聽器以及交互式機(jī)器人和豪華汽車中配備的語音識(shí)別接口。這些麥克風(fēng)包含 MEMS 組件，它們是集 MEMS 技術(shù) — TDK 的核心技術(shù) — 和 ASIC（專用集成電路）于一體的聲傳感器。

適用于機(jī)器人車輛的 MEMS 麥克風(fēng)

上圖所示車輛配備使用 MEMS 麥克風(fēng)的語音識(shí)別接口。現(xiàn)在，我們已經(jīng)進(jìn)入與機(jī)器人車輛交互的時(shí)代，語音識(shí)別有望成為無人駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。

機(jī)器人不斷進(jìn)化，與人類越來越相似。仿人機(jī)器人配備大量用于控制關(guān)節(jié)和姿勢(shì)的傳感器，從而實(shí)現(xiàn)似人類的動(dòng)作。除了 MEMS 麥克風(fēng)和各種其他 MEMS 傳感器，TDK 還提供多種傳感器（如利用半導(dǎo)體技術(shù)、薄膜技術(shù)和磁技術(shù)的角度/位置傳感器、利用電子陶瓷技術(shù)的溫度/壓力傳感器）與先進(jìn)軟件，從而支持機(jī)器人學(xué)的發(fā)展。

TDK的傳感器集成到仿人機(jī)器人中

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