另辟蹊径！利用皮肤振动开发的语音识别传感器

振动响应电子皮肤及其设计原理

如今，基本所有的智能手机以及智能音箱都集成了语音识别功能。不过，有时我们会遇到这样尴尬的场景，就是我们在正常的交谈或会议中，突然就会莫名其妙地激活智能手机或智能音箱的语音功能。而有时，我们有意调用语音应用，它们又毫无反应。这是因为这些智能设备采用了检测声压的麦克风来识别语音，容易受到周围噪声和其他障碍物的影响。

据麦姆斯咨询报道，韩国浦项科技大学（Pohang University of Science and Technology, POSTECH）化学工程教授Kilwon Cho和电子与电气工程教授Yoonyoung Chung成功开发出了一种柔性可穿戴的振动响应传感器。将这种振动传感器贴敷到颈部时，它可以通过颈部皮肤的振动精确地识别声音，并且不会受到环境噪声或音量的影响。

传统的振动传感器通过空气振动识别声音，因此，由于机械共振及阻尼效应，会降低器件的灵敏度，无法定量地测量声音。因而，环境声音或口罩等障碍物会影响语音识别的准确性，不能用于安全认证。

a. 该研究开发的振动响应传感器和参考麦克风用于语音验证和语音控制的对比示意图；b. 当两位不同用户分别发出“Siyoung登录”的语音命令时，这款振动传感器测量输出的波形和频谱显示，每个用户独特的声音波形和频谱是可以区分的；c. 当同一位用户发出“点亮”的语音命令时，这款振动传感器和参考麦克风在安静和嘈杂（62 dBSPL）环境中测量的波形和频谱对比。

浦项科技大学研究小组在这项研究中证明，40~70 dBSPL的声压与颈部皮肤振动的加速度成正比，据此，他们开发了一种利用皮肤振动加速度的振动响应传感器。这款传感器由超薄聚合物薄膜和带有微孔的隔膜组成，通过测量皮肤振动的加速度来定量感知声音。

他们还成功地展示了这款传感器即使在嘈杂的环境以及佩戴口罩造成音量较低的情况下，都可以准确识别语音，没有振动失真。

该研究可以进一步扩展到各种语音识别应用，例如电子皮肤、人机交互、可穿戴式声乐健康监测设备等。

Kilwon Cho教授对于这项研究评价说：“这项研究非常有意义，它开发了一种新的语音识别系统，可以不受周围环境影响定量地感知和分析语音。它从传统的只能定性识别语音的系统向前迈出了一大步。”