JPH0367890A - クレーン音声制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は操作者が発する指令語によりクレーンを遠隔操
作するクレーン音声制御装置に関する。

〔従来技術〕

近年、クレーン設備においては、運転作業の合理化及び
省力化を図る為に、音声認識装置を用いたクレーン音声
制御装置が各種開発されている。

これは例えば特開昭６１−２６７６８９号公報等に開示
されているように、操作者はマイクロフォン付きの移動
無線機を携帯し、操作者によって発声される指令語が音
声系無線装置を介して音声認識装置に伝送される。音声
認識装置には予め操作者により複数種類の指令語の音声
の標準パターンが登録してあり、これらと運転時に操作
者が発した指令語の音声の特徴パターンとが１１（（合
され該当する標準パターンが認識される。標準パターン
により指令語が認識されると、この指令内容に応した信
号がクレーン制御装置へ出力され、該クレーン制御装置
によりクレーンの駆動部が制御され、指令内容に応した
運転動作が行われるように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の如き装置において、最も重要なのは音
声認識装置による指令語の認識能力である。これは多く
の場合、使用環境が高騒音下にあることから、確実に指
令者が発する指令語を誤ることなく認識する必要がある
。−に記装置にあっては一度認識した指令語を操作者に
アンサーバツクする機能が付与してあり、操作者はこれ
を確認した上で実際に駆動を開始させる指令語を発する
のであるが、ここで音声認識装置の認識条件を騒音等に
よる誤認を防止すべく、非常に厳密に設定しておくと、
操作者の微妙な発声の違いによって該当する指令語が登
録されていないとリジェクト判定され、動作を開始でき
ないという問題が発生ずる。そこで逆に認識条件を比較
的大まかに設定すると、音声認識装置は指令語を誤認し
易くなり、合致する指令語がアンサーバンクされるまで
操作者は指令を繰り返す必要があったり、また、その誤
認によるアンサーバンクを聞ぎ逃したり、聞き間違えた
りして動作を開始させた場合には、意図しない運転動作
が行われてしまうという問題もある。

この為、従来装置にあっては、リジェクトの多発及び誤
動作の発止を招き、安全性及び操作性が低く、実用化が
妨げられていた。

また、誤動作を防止する策としては、クレーンの運転動
作による規則性を利用することが有効と考えられる。こ
れに関して前記特開昭６１−２６７６８９号公報に少し
記載されてはいるものの、具体的な記載に乏しく、明確
化されていない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、音声
認識装置の認識条件に標準バクーンとの相違度による判
定基準を設け、またクレーン運転規則による指令順序に
火づいて誤認される指令語を検出することによりリジェ
クト率及び誤認率を低下せしめ、実用性に優れたクレー
ン音声制御装置の提供を目的とする。

ｒＩ！！！を解決するための手段〕 本発明に係るクレーン音声制御装置は、予め特定話者に
より登録してある複数の指令語の音声の標準パターンと
、入力される特徴パターンとを照合して一致する標準パ
ターンを認識し、この標準パターンに対応する信号をク
レーン制御部へ出力する音声認識装置をＤｉｈえるクレ
ーン音声制御装置において、各指令語について標準パタ
ーンを多重登録する登録手段と、入力された信号の特徴
パターンと、前記登録手段にて登録してある各指令語の
標準パターンの相違度を各別に算出する相違度算出手段
と、前記登録手段に登録されている標ｉ（Ｌパターンの
中から、前記相違度算出手段にて算出された相違度が１
番低い第１の標準パターン及び２番目に低い第２の標準
パターンを選択する選択手段と、該選択手段にて選択さ
れた第１及び第２の標準パターンに対応する指令語を比
較する比１咬手段と、第１．第２の標準パターンの指令
語が等しい場合、第１の標準パターンの相違度が第１貼
準値より小さいとき、前記第１の標準パターンを一致す
るものとして認識する第１認識手段と、第１、第２の標
準パターンの指令語が異なる場合、第１の標準パターン
の相違度が前記第１ｊＪｉｙｐ値よりも低い第２＆準値
より小さく、かつ第１及び第２の標準パターンの相違度
の差が前記第２ｉｉ４Ｂ植よりも低い第３基準値より大
きいとき、前記第１の標準パターンを一致するものとし
て認識する第２認識手段とを具備することを第１発明の
特徴とし、また、以前に認識し、対応する信号が出力さ
れた標準パターンを記憶する記憶手段と、該記憶手段に
記憶された標準パターンから次に認識される標準パター
ンを、所定の運転規則による指令順序に基づいて推定す
る推定手段と、該推定手段にて推定された標準パターン
以外の標準パターンが次に認識された場合、対応する前
記クレーン制御部への信号の出力を拒否する手段とを具
備すること第２発明の特徴とする。

〔作用〕

第１の発明に係るクレーン音声制御装置は、予め特定話
者により各指令語について標準パターンが多重登録され
る。操作者が指令語を発声すると、この特徴パターンと
多重登録されている標準パターンの相違度が各別に算出
され、それらの相違度の中で１番低い相違度が算出され
た標準パターンと２番目に低い相違度が算出された標準
パターン、換言すれば特徴パターンとの類似度が１番高
いものと２番目に高い標準パターンが夫々選択され、そ
れらに対応する指令語が比較される。ここで指令語が等
しい場合、第１の標準パターンの相違度が第１基準値よ
り小さいとき、第１の標準パターンが操作者によって発
声された指令語の音声の肪敬パターンと一致するものと
して認識される。つまり、第１及び第２の標準パターン
が等しくとも、第■の標準パターンの相違度が第１基準
値より大きいときには一致する標準パターンがないとし
て拒否される。一方、第１及び第２の標準パターンに対
応する指令語が異なる場合でも、第１の標準パターンの
相違度が第１基ＩＪ＝値より低い第２基準値より小さく
、かつ第１及び第２の標準パターンの相違度の差が第２
基準値より低い第３基準値より大きいときには第１の標
準パターンが操作者によって発声された指令語の音声の
特徴パターンと一致するものとして認識される。

第２の発明に係るクレーン音声制御装置は、以前に認識
され、対応する信号が出力された標準パターンが記憶さ
れ、この標準パターンから次に認識される標準パターン
が所定の運転規則による指令順序に基づいて推定される
。そして次に認識された標準パターンが推定された標準
パターン以外の場合、認識された表示パターンに対応す
る信号はクレーン制御部へ出力されない。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明に係るクレン音声制御装置の
構成を示すブロツク図である。

本実施例は、天井走行型クレーンへの適用例を示してあ
り、大別してヘソドセソト１を装備し、操作者に携帯さ
れる携帯型移動局２３該携帯型移動局２と無線による信
号送受を行う地上設置装置Ａ及び、該地上設置装置Ａと
無線による信号送受を行うクレーン機上搭載装置Ｂとに
よって構成される。

ヘンドセソト１は音声入力マイクロフォン１ａと、音声
応答用ヘソトフォン１ｂとを備え、操作者の頭部に着用
される。音声入力マイクロフォンｌａに入力される操作
者の指令語は、携帯型移動局２から音声信号による無線
電波として発信され、地上設置装置Ａの音声入力系アン
テナ３にて受信される。

音声入力系アンテナ３は空中線結合器４及び音声入力固
定局５等と、音声系無線装置を構成し、音声入力系アン
テナ３にて受信された音声信号は空中線結合器４及び音
声入力固定局５を夫々介して音声認識装置６に伝送され
る。

音声認識装置６は例えば日本電気（１１製ＤＰ−３００
０等を使用することができ、各指令語の音声の標準パタ
ーンを複数種類（３種類以上）多重登録できるようにな
っており、操作者は予め各指令語を複数種類多重登録し
ておく。これはクレーン運転時に操作者が常に指令語を
登録した標準パターンと同一の音声パターンで発声でき
るとは限らないことに対処する為であり、このように同
一の指令語について同一の操作者による複数種類の標準
パターンを登録しておくことにより、特定の操作者によ
り発声される指令語を認識し易くするのである。

音声認識装置６は制御装置７と接続してあり、制御装置
７は音声認識装置６による後述する指令語の認識条件及
びクレーン運転規則に基づく指令順序を記憶しており、
これらを用いて最終的な指令語の認識を行うと共に、認
識された指令語に対応する動作を実際に行うか、否かを
判断する機能を有する。

制御装置７は無線地上局８と接続してあり、無線地上局
８は操作出力系アンテナ１０を備える空中線結合器９と
接続してある。制御装置７にて最終的に認識され動作が
許可された指令語に対応する操作出力信号は操作出力系
アンテナ１０から発信され、クレーン機上搭載装置Ｂの
無線機上局１２に接続されたアンテナ１１にて受信され
る。無線機上局１２はシーケンサ１３と接続してあり、
シーケンサ１３は操作出力信号をディジタル信号として
入力し、動作条件及び動作時間のロジック処理を行い、
最終操作出力をクレーン制ｊＢ！１４へ出力する。

クレーン制御盤１４は最終操作出力を入力して該当する
駆動部（図示せず）へ駆動信号を出力する。

また、制御装置７は操作出力信号を出力する一方、指令
語の採否結果、即ち運転動作を許可した場合はその指令
語を、拒否した場合はエラー等の用語を図示しない音声
合成装置にて音声信号として出力させ、これを前記空中
線結合器４及び音声入力系アンテナ３から発信して携帯
型移動局２に受信させ、ヘッドセソト１の音声応答用ヘ
ン１゛フオン１ｂより操作者にアンサハソクさセるｄさ
て、以上のように構成された本発明装置において、まず
、音声認識装置６及び制御装置７による認識条件につい
て説明する。音声認識装置６には前述した如く各指令語
について複数の標準パターンが登録してあり、これらの
標準パターンと運転時に入力される指令語の音声の特徴
パターンとの照合は、周波数毎に振幅パターンを比較す
ることによって行う。ここで標準パターンと特徴パター
ンとが完全に一致する場合は、相違度（以下、スコア値
という）は零となり、異なる度合が大きい程スコア値は
高くなる。なお、この照合は類似度によって行うことも
勿論可能である。このように入力された特徴パターンに
対して標準パターン全てのスコア値を算出する・。そし
てスコア値が最２ も低い標準パターンと、２番目に低い標準パターンとを
選択する。さて、通常、これらの標準バタンに対応する
指令語（以下、第１候補用語、第２候補用語という）が
等しい場合は第１候補用語の標準パターンを認識し、ま
た異なる場合は認識不可能ということでリジェクトする
ことが考えられる。

ところが、これでは誤認率及びリジェクト率が非常に高
くなり、正常認識率（９５％〉を確保するのが難しく、
音声制御装置の適用が不可能になる。

そこで本発明装置にあっては認識条件を以下に示すよう
に定めた。

（１）第１候補用語−第２候補用語の場合、第１候補用
語のスコア値＜３．であれば第１候補用語を認識。

第１候補用語のスコア値≧Ｓ、であればりジェツト。

（２）第１候補用語≠第２候補用語の場合、第１候補用
語のスコア値〈Ｓ２かつ、第１候補用語のスコア値−第
２候補用語のスコア値〉Ｓ３であれば第１候補用語を認
識。

第１候補用語のスコア値≧３２又は、第１候補用語のス
コア値−第２候補用語のスコア値≦３３であればりジエ
クト。

但し、スコア値はＳ、＞Ｓ２＞Ｓ３とし、本実施例にお
いては、Ｓ、　＝１００．Ｓ２　＝８０．　　Ｓ３　＝
５とした場合に良好な判定結果が得られた。

つまり、第１候補用語と第２候補用語とが等しい場合で
も、第１候補用詔のスコア値がＳ、以上と比較的高いと
きは、誤認する可能性が高い為、リジェクト判定をする
。また、第１候補用語と第２候補用語とが異なる場合で
も、第１候補用話のスコア値が３２よりも低く、かつ第
１及び第２候補用語のスコア値の差が３３よりも高いと
ぎは第１候補用詔である可能性が高いのでリジェクトす
ることなく、第１候補用語を認識するのである。

さて、以上のようにして指令語が認識された場合、制御
装置７は次に認識された指令語がクレーン運転規則に基
づく所定の指令順序に則しているか判定する。

制御装置７は既に認識して対応する操作出力信号を発生
した指令語の標準パターンを記憶するようになしてあり
、次の標準パターンが認識された場合に、記憶してある
標準パターンの指令語から次の指令語集団を推定し、こ
の指令語集団内に、次に認識された標準パターンの指令
語が含まれているか否かの判定、即ち運転規則の合理性
チェフクを行う。ここで次に認識された標準パターンの
指令語が含まれている場合は、その指令語を最終認識指
令語として対応する操作出力信号を発生し、また含まれ
ていない場合は認識された標準バタンの指令語が誤認識
であったと判断して操作出力信号の発生を禁止すること
により、指令語の誤認を抑制して異常運転を防止する。

以下、第２図〜第４図に示す操作動作のタイミングチャ
ート図を用いて具体的に説明する。

第２図は単一操作の例を示してあり、まず第６図に示す
指令語群の方向指示用語集団の中から“ヒガシ”が発声
され、これが認識されることにより、クレーン制御盤１
４は実行運転の指令持ち状５ 態に設定される。そして実行開始を指令する用語゛スタ
ート”が発声され、これが認識されると実行運転が開始
される。さて、この後、認識される指令語が指令順序に
則している場合は、運転が停止されることはないが、指
令順序に則さない指令語が誤認識されたり、又は認識不
可能な用語が入力されリジェクトされると実行運転は停
止される。

ここで運転規則の合理性チェフクはパヒガシ”“スター
ト”に対して行われ、この次の指令語で運転規則による
指令順序に反するのは、相反する方向指示用語、即ち西
行運転を指令する“ニジニジ”であり、これが認識され
たということは誤認と考えられる為、拒否される。一方
、“ニジニジ”以外の方向指示用語及び停止用語“トマ
ト”等が認識された場合は許可される。つまり、゛ヒガ
シ゛′“ニジニジ”以外の方向指示用語は複合操作され
る可能性もあるので許可され、運転中の方向と同一方向
の“ヒガシ”は“トマト”と同様にこの場合、運転停止
用語として許可される。

第３．４図は複合操作の例を示してあり、第３Ｇ 図では同様に“′ヒガシ”、“スタート”で実行運転が
開始された後、“マキオロシ”が認識された次の指令語
で誤認、又はリジェクト判定されて実行運転が停止され
ている。ここで誤認として判定される指令語は、“スタ
ート”２　“トマト”“チョイ”、″チョイチョイ”、
″フレトメ”“ギャクスン”以外の全ての方向指示用語
であり、例えば南行運転を指令する゛ごナミガワ”が認
識されると、“マキオロシ”と共に方向指示用語が連続
するので、誤認として判定され許可されない。

第４図では実行運転が開始された後、更に“マキオロシ
”、“スタート”により巻下運転も開始され、この次の
指令語で誤認、又はリジェクト判定されて実行及び巻下
運転が停止されている。ここで誤認として判定される指
令語は、゛′ヒガシ”“マキオロシ”１　“トマト”以
外の用語であり、例えば北行運転を指令する“キタキタ
゛′が認識されても、既に実行と巻下との複合運転が行
われているので、誤認として判定され、また“ヂジイ”
等の寸動勅作は実行巻下のいずれかの運転が“１・マレ
”等によって停止された後でないと実行されないように
なっているので、同様に誤認として判定される。

第５図は上述の複合運転の内容をまとめた指令順序の系
統図の一例である。まず、“パワーオン状態によりクレ
ーンの各駆動部が駆動可能状態に設定される。次の■で
方向指示用語の１つが発声認識され、“スタート”によ
り認識された方向に対する運転が開始される。次の■で
認識許可されるのは■と同じ方向指示用語でなく、かつ
相反する方向の指示用語以外の方向指示用語である。こ
れが認識されて次に“スタート”が認識されると複合運
転が開始される。■では■か■で発声した方向指示用語
及び“トマト”だけが認識許可され、“トマト”が認識
された場合は■、■の複合運転の両方が停止される。■
か■のいずれか一方の方向指示用語が認識許可されて一
方の運転だけが停止された場合、次の■で認識許可され
るのは■で認識されていない他方の方向指示用語及び、
゛１マレ″　“ブレーキ”ヂョイ゛、“チョイチョイ゛
、“フレトメ”、′ギャクスン”である。

ここで“トマト”が認識されると他方の運転も停止され
る。また、“ブレーキ゛′が認識されると■の認識によ
り停止された運転動作に制動が加えられ、′チョイ”、
″チョイチョイ”、“フレトメ”、″ギャクスン”が認
識されると１０秒以内であればこれらに対応する寸動動
作が行われる。

■で現在運転中の他方の方向指示用語が認識されると、
次の■で認識許可されるのは前記寸動動作用語及び“ブ
レーキ”であり、“ブレーキ”が認識されると同様に■
の認識により停止された運転動作に制動が加えられ、寸
動動作用語であれば１０秒以内の寸動動作が行われ、１
０秒以上になると初期のパワーオン状態に復帰される。

下記第１表は上述の如き運転規則の合理性チェツクによ
る音声認識試験を、小径管工場及び冷間製管工場におい
て行った試験結果を示してあり、騒音レベルは冷間製管
工場の方が大きい。

（以下余白） ９ 第１表 ０ 第２表 これから分かるように各工場共、合理性チ１ソクによっ
て検出された誤認の数は０．３％であり、誤認減少に有
効であるといえる。

第２表は従来装置と本発明装置とによる音声認識能力の
比較結果を示してあり、従来装置は冷間製管工場におけ
る試験結果を、本発明装置は冷間製管工場及び小径管工
場における試験結果を夫々示してある。

（以下余白） 表から明らかなように本発明装置においては、リジェク
ト率及び誤認率が大幅に低減されている為、正常認識率
が実用上まず支障がないといえる９５％を上回る９８％
にまで高められている。

なお、正常認識率が冷間製管工場の方が約１％小径管工
場よりも低いのは発声中における衝撃音の発生頻度の差
異が主因である。この為、騒音入力によるリジェクト発
生を防止する為には音声入力袋Ｗ６には適用される場所
の騒音条件に応して゛音声入力動作パラメータを設定す
ることが必要である。例えば’＜５’＋　撃音を音声入
力の始端として誤検出させない為には、衝撃音がピーク
が大きい割に入力時間が比較的短いことを利用し、積分
値を高めに設定することによって排除することができる
。

また、本実施例における指令語で番よ、゛ニジニジ”、
゛ミナξガワ”等、識別し易い用語を採用している為、
正常認識率の向−にに有効であり、更に“ヒガシ”スタ
ート”等、無声摩擦音で始まる用語は拍端入力が難しく
リジェクトし易いが、例えば“ヒガシ”を“イーストに
する等して対処することも可能である。

なお、本実施例においては、音声認識装置６及び制御装
置７等の主要装置ば地」二側に設置する構成としてある
が、これに代えてクレーン機」二に設置してもよい。し
かし、クレーン機」二はクレーンの運転動作の際の振動
及び温度上昇等により悪環境であり、故障及び誤動作を
回避でき、保守管理もし易い地上側に設置するのが望ま
しい。また、主要装置を地上側に設置した場合、クレー
ン操作出力信号は無線によりクレーン機上へ伝送する構
成になるが、伝送データの異常、又は無線装置の異常等
が発生した場合には、自動的に非常停止する安全対策を
講しると良い。

〔効果〕

以上の如く本発明に係るクレーン音声制御装置において
は、まず音声認識装置の認識条件が多重登録された複数
の標準パターンと、入力される特徴パターンとの相違度
の大小に基づいて決められている為、従来、誤認識され
ていた指令語はリジェクトでき、またリジェクトされて
いた指令語は認識できるようになり、誤動作を防止でき
、正常認識率を向上できる。

また、認識された指令語はクレーン運転規則に基づく指
令順序に則しているか、否かによって最終的に対応する
動作が許可されるか、又はリジェクトされる為、誤認に
よる誤動作を確実に防止できる。

このように本発明装置にあっては的確に不要な音声をリ
ジェクトでき、また誤認も検出できるのでリジェクト率
及び誤認率を大幅に低減させるこ３ とが可能となり、安全性及び操作性が大幅に向上され、
十分実用可能である等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクレーン音声制御装置の構成を示
すブロツク図、第２図〜第４図は操作動作のタイミング
チャート図、第５図は複合運転におＯる指令順序系統図
、第６図は運転指令用語の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め特定話者により登録してある複数の指令語の音
   声の標準パターンと、入力される特徴パターンとを照合
   して一致する標準パターンを認識し、この標準パターン
   に対応する信号をクレーン制御部へ出力する音声認識装
   置を備えるクレーン音声制御装置において、 各指令語について標準パターンを多重登録 する登録手段と、 入力された信号の特徴パターンと、前記登 録手段にて登録してある各指令語の標準パターンの相違
   度を各別に算出する相違度算出手段と、 前記登録手段に登録されている標準パター ンの中から、前記相違度算出手段にて算出された相違度
   が１番低い第１の標準パターン及び２番目に低い第２の
   標準パターンを選択する選択手段と、 該選択手段にて選択された第１及び第２の 標準パターンに対応する指令語を比較する比較手段と、 第１、第２の標準パターンの指令語が等し い場合、第１の標準パターンの相違度が第１基準値より
   小さいとき、前記第１の標準パターンを一致するものと
   して認識する第１認識手段と、 第１、第２の標準パターンの指令語が異な る場合、第１の標準パターンの相違度が前記第１基準値
   よりも低い第２基準値より小さく、かつ第１及び第２の
   標準パターンの相違度の差が前記第２基準値よりも低い
   第３基準値より大きいとき、前記第１の標準パターンを
   一致するものとして認識する第２認識手段と を具備することを特徴とするクレーン音声 制御装置。 ２、予め特定話者により登録してある複数の指令語の音
   声の標準パターンと、入力される特徴パターンとを照合
   して一致する標準パターンを認識し、この標準パターン
   に対応する信号をクレーン制御部へ出力する音声認識装
   置を備えるクレーン音声制御装置において、 以前に認識し、対応する信号が出力された 標準パターンを記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶された標準パターンから 次に認識される標準パターンを、所定の運転規則による
   指令順序に基づいて推定する推定手段と、 該推定手段にて推定された標準パターン以 外の標準パターンが次に認識された場合、対応する前記
   クレーン制御部への信号の出力を拒否する手段と を具備することを特徴とするクレーン音声 制御装置。