特許 6562815 音声指令入力装置及び溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6562815

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】音声指令入力装置及び溶接システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/16 20060101AFI20190808BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20190808BHJP

   B23K 9/10 20060101ALI20190808BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/16 630

   G06F3/16 610

   G06F3/01 510

   B23K9/10 A

【請求項の数】8

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-210677(P2015-210677)

(22)【出願日】2015年10月27日

(65)【公開番号】特開2017-84041(P2017-84041A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年5月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(72)【発明者】

【氏名】石和久 将一

【審査官】 円子 英紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１１８６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２０８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４１２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４８６６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／１６

Ｂ２３Ｋ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音声により指令信号を入力する音声指令入力装置であって、
話者が音声指令を発声したときの当該話者の口の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した口の動きを前記話者が発声した指令語に変換する指令語変換手段と、
前記指令語変換手段が変換した指令語に対応する前記指令信号を生成する指令信号生成手段と、を備え、
前記検出手段は、
前記話者の頬若しくは口元の周辺部に取り付けられる加速度センサと、
前記話者が音声指令を発声するのに応じて前記加速度センサから出力される加速度の検出値を前記話者の口の動きのデータに変換する第１の変換手段と、を含み、
前記指令語変換手段は、
前記話者の発声する音素と当該音素に対応する口の動きとの対応関係を示す第１の変換テーブルを記憶する第１の記憶手段と、
予め登録された１以上の指令語を記憶する第２の記憶手段と、
前記第１の変換テーブルを用いて、前記第１の変換手段から出力される前記話者の口の動きのデータを音素の列に変換する第２の変換手段と、
前記第２の変換手段で変換された音素の列を前記第２の記憶手段に登録された指令語と照合して前記話者の発声した指令語を認識する音声認識手段と、を含み、
前記指令信号生成手段は、
前記第２の記憶手段に記憶された１以上の指令語と指令信号との対応関係を示す第２の変換テーブルを記憶する第３の記憶手段と、
前記第２の変換テーブルを用いて、前記音声認識手段が認識した指令語を当該指令語に対応する指令信号に変換する第３の変換手段と、を含む、ことを特徴とする音声指令入力装置。

【請求項2】

前記音声認識手段は、前記第２の記憶手段に登録された指令語と前記第２の変換手段で変換された音素の列との一致度を算出し、所定の閾値以上の一致度を有し、かつ、一致度が最も高い指令語を前記話者が発声した音声指令と認識する、請求項１に記載の音声指令入力装置。

【請求項3】

前記話者の発声した音素に応じた口の動きのデータは、前記話者が音声を発声しない表情を基準として音声を発声したときの表情の変化に基づく前記加速度センサの変位ベクトルのデータである、請求項１又は２に記載の音声指令入力装置。

【請求項4】

前記加速度センサは、互いに直交する３軸方向の加速度を検出する三軸加速度センサであり、前記話者の両頬もしくは口元の両側にそれぞれ取り付けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の音声指令入力装置。

【請求項5】

前記第１の変換テーブルには、前記第２の記憶手段に登録された指令語に使用されない音素は含まれない、請求項１乃至４のいずれかに記載の音声指令入力装置。

【請求項6】

溶接トーチと、
前記溶接トーチに溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
前記ワイヤ送給装置を介して前記溶接トーチと母材との間に溶接用の電力を供給する溶接電源と、
前記溶接電源に各種の指令を入力するための指令入力装置と、
を備えた溶接システムであって、
前記指令入力装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の音声指令入力装置で構成されている、ことを特徴とする溶接システム。

【請求項7】

前記音声指令入力装置は、前記ワイヤ送給装置に設けられている、請求項６に記載の溶接システム。

【請求項8】

前記ワイヤ送給装置に無線通信により接続可能な遠隔操作装置を備え、
前記音声指令入力装置は、前記遠隔操作装置に設けられている、請求項７に記載の溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加速度センサを用いた音声指令入力装置、及びその音声指令入力装置を用いた溶接システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、音声による指令（以下、「音声指令」という。）が入力可能な溶接システムが提案されている。例えば、特許文献１には、作業者が音声指令を入力するための耳掛け式のマイクを設ける一方、溶接トーチにそのマイクを接続するためのマイク接続部を設け、作業者が溶接作業をする際にマイクを溶接トーチのマイク接続部に接続する構成が開示されている。

【0003】

特許文献１は、作業者がマイクに入力した音声指令を、マイク接続部と、溶接トーチを溶接電源装置に接続する接続ケーブルとを介して溶接電源装置内の制御回路に送信し、当該制御回路で音声指令の入力処理をする構成である。

【0004】

溶接現場は、アークの発生に起因する騒音を初めとして比較的高い騒音が発生する環境である。このため、作業者の発した音声指令（騒音が混入した音声指令）によって溶接システムの溶接電源装置を制御するには、音声指令を電気信号に変換した指令信号に対して騒音に基づくノイズを十分に抑制する必要がある。

【0005】

従来、音声認識システムにおいては、環境騒音による誤認識や誤動作を低減する技術が提案されている。例えば、特許文献２には、環境騒音による誤認識や誤動作を低減する有効な方法として、音声用マイクと騒音用マイクを設け、音声用マイクで得られた音声から騒音用マイクで得られた騒音成分（ノイズ成分）を差し引く方法（ノイズキャンセラー）や、音声用マイクに指向性の強いマイクや骨伝導マイクを用いて利用者の音声だけを拾う方法が開示されている。

【0006】

また、特許文献３には、人の撮影画像の唇の動きを用いてその人が発する音声を認識する技術が示されている。具体的には、撮影装置で撮影者自身を撮影するセルフタイマー撮影において、被写体である撮影者の動画像から唇領域の画像を抽出し、その抽出画像の唇の動きから撮影者がシャッターに関するキーワードを発したことを検出して静止画像を撮影する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１３−２４８６６３号公報

【特許文献2】特開平０４−２７６７９９号公報

【特許文献3】特開平２０１１−１４９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

例えば、パルス溶接では、溶接電流がパルス周波数で小電流と大電流に交互に切り換えられるので、その溶接電流の変化に応じてアークの太さが変化する。このため、アークの周りの空気が振動して非常に大きな騒音が発生する。この騒音の大きさは、場合によっては８０〜１００［ｄＢ］の大騒音になることがあり、パルス溶接では一般的な工場騒音よりも大きな騒音やノイズが発生する。

【0009】

溶接現場では、非常に大きな騒音が発生するので、マイクで集音した音声信号にフィルタリング処理を施して騒音を十分に除去することは困難である。このため、溶接システムに適用される音声指令入力装置では、音声による操作指令を高い精度で入力することが困難である。

【0010】

騒音の影響を受けない方法として、特許文献３に開示されている作業者の顔を撮影した動画像を用いて当該作業者の発する音声を読み取る方法を適用することが考えられる。

【0011】

しかしながら、この方法では、作業者の顔に対してカメラを正対させるように配置しなければならず、カメラの配設が容易でない。特に、溶接作業中は作業者の姿勢が常に変化するので、作業者とは別の位置に固定したカメラでは作業者の顔の部分を撮影できない場合も生じ、作業者の発する音声を読み取れないことが生じる。

【0012】

この不都合を回避するために、作業者の頭部にカメラを取り付ける場合は、カメラを作業者の顔に正対させるように取り付けることになるので、カメラやそのカメラの支持部材が作業者の溶接作業の邪魔になるという問題が生じる。

【0013】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、作業現場の周囲の騒音の影響を受けることなく高い精度で音声指令を入力することができる音声指令入力装置及びその音声指令入力装置を用いた溶接システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明に係る音声指令入力装置は、音声により指令信号を入力する音声指令入力装置であって、話者が音声指令を発声したときの当該話者の口の動きを検出する検出手段と、検出手段が検出した口の動きを話者が発声した指令語に変換する指令語変換手段と、変換手段が変換した指令語に対応する指令信号を生成する指令信号生成手段と、を備えたことを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、話者の口の動きから話者が発声した音声指令を認識することにより、周囲の騒音の影響を受けることなく音声指令に対応する指令信号を入力することができる。

【0016】

上記の音声指令入力装置において、検出手段は、話者の頬若しくは口元の周辺部に取り付けられる加速度センサと、話者が音声指令を発声するのに応じて加速度センサから出力される加速度の検出値を話者の口の動きのデータに変換する第１の変換手段とを含み、指令語変換手段は、話者の発声する音素と当該音素に対応する口の動きとの対応関係を示す第１の変換テーブルを記憶する第１の記憶手段と、予め登録された１以上の指令語を記憶する第２の記憶手段と、第１の変換テーブルを用いて、第１の変換手段から出力される話者の口の動きのデータを音素の列に変換する第２の変換手段と、第２の変換手段で変換された音素の列を第２の記憶手段に登録された指令語と照合して話者の発声した指令語を認識する音声認識手段とを含み、指令信号生成手段は、第２の記憶手段に記憶された１以上の指令語と指令信号との対応関係を示す第２の変換テーブルを記憶する第３の記憶手段と、第２の変換テーブルを用いて、音声認識手段が認識した指令語を当該指令語に対応する指令信号に変換する第３の変換手段とを含むとよい。

【0017】

この構成によれば、加速度センサにより検出した話者の口の動きのデータと第１の変換テーブルとから話者の発声した音声指令を構成する音素を適切に検出することができとともに、検出した音声指令の構成音素と登録した指令語とから当該音声指令の指令語を適切に認識することができる。また、第２の変換テーブルを用いて、認識した指令語を当該指令語に対応する指令信号に変換して入力することができる。

【0018】

さらに、上記の音声指令入力装置において、音声認識手段は、第２の記憶手段に登録された指令語と第２の変換手段で変換された音素の列との一致度を算出し、所定の閾値以上の一致度を有し、かつ、一致度が最も高い指令語を話者が発声した音声指令と認識するとよい。

【0019】

この構成によれば、音声認識により認識した指令語に完全に一致する指令語が登録されてなくても、音声指令を高い精度で当該音声指令に対応する指令語に変換して入力することができる。

【0020】

また、上記の音声指令入力装置において、話者の発声した音素に応じた口の動きのデータは、話者が音声を発声しない表情を基準として音声を発声したときの表情の変化に基づく加速度センサの変位ベクトルのデータであるとよい。

【0021】

この構成によれば、話者の発声した音声指令の音素の応じた口の動きを高い精度で検出することができる。

【0022】

また、上記の音声指令入力装置において、加速度センサは、互いに直交する３軸方向の加速度を検出する三軸加速度センサであり、話者の両頬もしくは口元の両側にそれぞれ取り付けられているとよい。

【0023】

この構成によれば、話者の発声した音声指令の音素の応じた微妙な口の動きを高い精度で検出することができる。

【0024】

本発明に係る溶接システムは、溶接トーチと、溶接トーチに溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、ワイヤ送給装置を介して溶接トーチと母材との間に溶接用の電力を供給する溶接電源と、溶接電源に各種の指令を入力するための指令入力装置と、を備えた溶接システムであって、指令入力装置は上記の本発明に係る音声指令入力装置で構成されている、ことを特徴とする。

【0025】

この構成によれば、作業者の口の動きから話者が発声した音声指令を認識することにより、周囲の騒音の影響を受けることなく高い精度で溶接に関する音声指令を当該音声指令に対応する指令信号を変換して溶接電源に入力することができる溶接システムを適用することができる。

【0026】

上記の溶接システムにおいて、音声指令入力装置は、ワイヤ送給装置に設けられているとよい。

【0027】

この構成によれば、作業者の近くに配置されるワイヤ送給装置に音声指令入力装置を設けることにより、溶接システムへの音声指令入力装置の配設が容易かつコンパクトになる。

【0028】

また、上記の溶接システムにおいて、ワイヤ送給装置に無線通信により接続可能な遠隔操作装置を備え、音声指令入力装置は遠隔操作装置に設けられている、とよい。

【0029】

この構成によれば、作業者に保持される遠隔操作装置に音声指令入力装置を設けることにより、溶接システムへの音声指令入力装置の配設が容易かつコンパクトになる。

【発明の効果】

【0030】

本発明による音声指令入力装置及び溶接システムによれば、作業者が発した音声指令を騒音の影響を受けることなく高い精度で認識し、その認識した音声指令に基づいて信頼性の高い指令信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明に係る音声指令入力装置の構成を示すブロック図

【図2】同音声指令入力装置に用いられる加速度センサの外観を示す外観図

【図3】同音声指令入力装置に用いられる加速度センサを話者の顔に取り付けた場合の加速度の検出方向を示す図

【図4】同音声指令入力装置に用いられる加速度センサの変位ベクトルを示す図

【図5】話者が母音を発声するときの口の形の一例を示す図

【図6】同音声指令入力装置に記憶される音素と口元の動きのデータとの対応関係を示す第１の変換テーブルの一例を示す図

【図7】同音声指令入力装置を備える溶接システムの構成を示すブロック図

【図8】同音声指令入力装置に記憶されている指令語に使用される用語や単語のデータの一例を示す図

【図9】同音声指令入力装置に登録されている溶接システムの指令語とその内容の一例を示す図

【図10】同音声指令入力装置による音声指令の入力制御を示すフローチャート

【図11】同音声指令入力装置を備えた溶接システムの変形例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明に係る音声指令入力装置と、その音声指令入力装置を備えた溶接システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0033】

まず、音声指令入力装置について説明する。

【0034】

図１は、本発明に係る音声指令入力装置の構成を示すブロック図である。図２は、同音声指令入力装置に用いられる加速度センサの外観を示す外観図である。

【0035】

音声指令入力装置１は、加速度センサ１０１、座標変換部１０２、変換テーブル記憶部１０３、音声変換部１０４、音声認識部１０５、言語モデル記憶部１０６、指令信号変換部１０７及び指令語記憶部１０８を含む。

【0036】

加速度センサ１０１は、音声指令を発する話者（作業者）Ｑの頬や口元の周辺部に取り付けられ、口角を動かす頬筋や口元の表情を作る口輪筋などの動きを検出するためのセンサである。座標変換部１０２、変換テーブル記憶部１０３、音声変換部１０４、音声認識部１０５、言語モデル記憶部１０６、指令信号変換部１０７及び指令語記憶部１０８は、音声指令入力装置１の装置本体１００内に設けられる。

【0037】

加速度センサ１０１及び座標変換部１０２は、本発明に係る「検出手段」に対応し、座標変換部１０２は、本発明に係る「第１の変換手段」に対応している。また、変換テーブル記憶部１０３、音声変換部１０４、音声認識部１０５及び言語モデル記憶部１０６は、本発明に係る「指令語変換手段」に対応し、変換テーブル記憶部１０３と言語モデル記憶部１０６は、本発明に係る「第１の記憶手段」と「第２の記憶手段」とにそれぞれ対応している。また、音声変換部１０４と音声認識部１０５は、本発明に係る「第２の変換手段」と「音声認識手段」とにそれぞれ対応している。

【0038】

また、指令信号変換部１０７及び指令語記憶部１０８は、本発明に係る「指令信号生成手段」に対応し、指令信号変換部１０７は、本発明に係る「第３の変換手段」に対応し、指令語記憶部１０８は、本発明に係る「第３の記憶手段」に対応している。

【0039】

加速度センサ１０１は、話者Ｑの頭部に装着されるケーブル中継部材２を介して装置本体１００内の座標変換部１０２に接続されている。ケーブル中継部材２は、円弧型に湾曲した弾性を有する頭部装着部２０１と、頭部装着部２０１の両端に設けられた加速度センサ１０１との接続部２０２と、一方端が接続部２０２に接続され、頭部装着部２０１のほぼ中央から引き出された他方端が装置本体１００に接続される信号線２０３と、を有する。

【0040】

加速度センサ１０１からはフレキシブルなリード線１０１１が引き出され、そのリード線１０１１の先端には接続部２０２に電気的に接続するためのコネクタ１０１２が設けられている。加速度センサ１０１のコネクタ１０１２をケーブル中継部材２の接続部２０２に接続することにより、加速度センサ１０１は、リード線１０１１及び信号線２０３によって装置本体１００内の座標変換部１０２に電気的に接続される。加速度センサ１０１の検出信号は、リード線１０１１及び信号線２０３を介して座標変換部１０２に入力される。

【0041】

加速度センサ１０１には、図２に示すように、数ｍｍ径の円盤状を有する小型・軽量の半導体式加速度センサが用いられている。半導体式加速度センサは、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を用いたものが好適である。

【0042】

半導体式加速度センサ１０１は、加速度を検出するセンサチップと、センサチップから出力される検出信号に所定の信号処理を行って外部に出力する信号処理回路を含む。加速度検出方式には静電容量型、ピエゾ抵抗型、ガス温度分布型、動電型、磁気型などの各種のタイプがあるが、いずれのタイプのセンサチップを用いてもよい。

【0043】

加速度センサには、一般に、ＸＹＺ直交座標系（図２参照）の各軸方向（３方向）の加速度を検出する３軸加速度センサ、２方向（ＸＹ方向）の加速度を検出する２軸加速度センサ、１方向（Ｘ方向）の加速度を検出する１軸加速度センサがある。加速度センサ１０１は、好ましくは２軸加速度センサ又は３軸加速度センサを用いるとよい。

【0044】

加速度センサ１０１は、話者Ｑの両頬若しくは口元の両側の近傍に１対取り付けるのが好ましいが、２対以上取り付けてもよく、話者Ｑの一方の頬若しくは口元の一方側の近傍に１個取り付けてもよい。

【0045】

加速度センサ１０１は、例えば、シート状の接着部材３によって話者Ｑの頬若しくは口元の周辺部に接着されている。接着部材３には、皮膚への密着性や接着強度などを考慮して、例えば、医療用テープや皮膚貼付用テープ等を用いるとよい。図１の例では、加速度センサ１０１に接着部材３を直接接着しているが、加速度センサ１０１と接着部材３との間に、話者Ｑが口を動かしたときの皮膚の振動を吸収するための緩衝部材を介在させるようにしてもよい。

【0046】

図１の例では、話者Ｑの口元の両側の近傍にそれぞれ加速度センサ１０１Ｒと加速度センサ１０１Ｌ（Ｒは、話者Ｑの顔の右側にあるセンサを示し、Ｌは、話者Ｑの顔の左側にあるセンサを示す。）が取り付けられている。また、加速度センサ１０１Ｒ，１０１Ｌは、３軸加速度センサである。話者Ｑの口元の両側に一対の３軸加速度センサ１０１Ｒ，１０１Ｌを設けることにより、両加速度センサ１０１Ｒ，１０１Ｌの検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いて話者Ｑが音声を発したときの口元の微妙な動きを検出することができる。

【0047】

図３は、話者Ｑの顔に加速度センサ１０１を取り付けた場合の当該加速度センサ１０１の加速度の検出方向を示す図である。

【0048】

３軸の加速度センサ１０１には、当該加速度センサ１０１に対して互いに直交するＸＹＺ座標系が仮想設定されており、加速度センサ１０１からはそのＸＹＺ座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の加速度を検出した検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚが出力される。

【0049】

加速度センサ１０１は、当該加速度センサ１０１に仮想設定されるＸＹＺ座標系のＸ軸方向とＹ軸方向を話者Ｑの顔の横方向（左右方向）と縦方向（上下方向）にそれぞれ一致させて話者Ｑの顔の頬若しくは口元の周辺部に取り付けられる。

【0050】

話者Ｑの顔の頬若しくは口元の周辺部に加速度センサ１０１が取り付けられると、図３に示すように、加速度センサ１０１に仮想設定されているＸＹＺ座標系は、話者Ｑの顔の加速度を計測する直交座標系となる。

【0051】

すなわち、話者Ｑの顔の加速度センサ１０１の取り付け位置がＸＹＺ座標系の原点Ｏとなり、話者Ｑの顔の表面（通常、曲面）の原点Ｏにおける横方向の接線がＸ軸方向となり、縦方向の接線がＹ軸方向となる。また、話者Ｑの顔の表面の原点Ｏにおける法線方向がＺ軸方向となる。

【0052】

話者Ｑが頬筋や口輪筋を動かしていない顔の表情を基準表情とすると、その基準表情におけるＸＹＺ座標系の原点Ｏの位置は話者Ｑの頬や口角の動きを検出する検出位置Ｐｒとなる。話者Ｑが頬筋や口輪筋を動かして顔の表情を変化させると、その変化に応じて加速度センサ１０１が変位し、話者Ｑの顔に取り付けられた加速度センサ１０１から話者Ｑの顔の横方向の加速度を検出した検出信号Ｓｘと、話者Ｑの顔の縦方向の加速度を検出した検出信号Ｓｙと、話者Ｑの顔の法線方向の加速度を検出した検出信号Ｓｚが出力される。

【0053】

加速度センサ１０１が変位すると、図４に示すように、話者Ｑの頬や口角の動きを検出する検出位置Ｐｒが基準表情のときの位置（以下、この位置を「基準位置」という。）から変位する。検出位置Ｐｒの基準位置からの変位は変位ベクトルＶによって表され、その変位ベクトルＶのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の各軸方向の成分Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄは、検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いてそれぞれ算出することができる。

【0054】

座標変換部１０２は、加速度センサ１０１から出力される検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いて、変位ベクトルＶのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄに変換する。座標変換部１０２は、所定の周期で加速度センサ１０１から検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを取り込み、検出信号毎に積分処理を２回行って各軸方向の距離、すなわち、検出位置Ｐｒが基準位置から変位した位置Ｐｄ（以下、「変位位置Ｐｄ」という。）の座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄを算出する。

【0055】

変換テーブル記憶部１０３は、座標変換部１０２が算出した変位位置Ｐｄの座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄを、「あ」、「い」、「う」、…「ん」の音素のデータに変換するための変換テーブルを格納している。音素のデータは、例えば、周知の文字コード表における音素に対応する文字（ひらかな又はカタカナ）のコードデータである。

【0056】

話者Ｑが「あ」、「い」、「う」等の音素を発声するとき、話者Ｑの口の形は、発生する音素によって異なる。例えば、「あ」、「い」、「う」の母音を発声する場合、口の形は、通常、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。

【0057】

すなわち、「あ」を発声するときの口の形は、上唇と下唇を上下に大きく開けた形となり（図５（ａ））、「い」を発声するときの口の形は、上唇と下唇を上下に少し開いた状態で口角を横に引っ張る形となり（図５（ｂ））、「う」を発声するときの口の形は、唇を突き出すように口を窄めた形となる（図５（ｃ））。

【0058】

音素によって話者Ｑの口の形が異なるので、話者Ｑが言葉を発するとき、各音素の発声時の話者Ｑの頬若しくは口元の周辺部に取り付けた加速度センサ１０１の位置（検出位置Ｐｒ)の動き（変位量）が異なる。例えば、加速度センサ１０１が話者Ｑの口角の真横に取り付けられている場合、例えば、「あ」を発声したときの検出位置Ｐｒの変位ベクトルＶは、Ｘ方向とＹ方向の変位量は小さく、Ｚ方向の変位量がＸ方向，Ｙ方向の変位量に対して大きくなる傾向がある。一方、「い」を発声したときの検出位置Ｐｒの変位ベクトルＶは、Ｙ方向の変位量は小さく、Ｙ方向の変位量がＸ方向の変位量に対して大きくなる傾向がある。

【0059】

このように、話者Ｑが音素を発声したときの検出位置Ｐｒの変位ベクトルＶは、各音素に応じた特徴的な変化をするので、変換テーブル記憶部１０３には、検出位置Ｐｒの変位ベクトルＶ（変位位置Ｐｄの座標）と音素のデータとの対応関係を示すデータが変換テーブルとして記憶されている。この変換テーブルは、本発明に係る「第１の変換テーブル」に対応するものである。

【0060】

変換テーブルの音素に対応する変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）には、例えば、予め音声指令入力装置１を使用する話者Ｑに「あ」、「い」、「う」等の音素を発声させて取得した変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の実測値が用いられる。多数の話者Ｑに音素を発声させて変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測し、その計測値に基づいて算出した代表的な変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、変換テーブルの音素に対応する変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に用いてもよい。代表的な変位ベクトルＶ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、例えば、ｎ人の変位ベクトルの計測値（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｍ，Ｚ_ｍ）の平均値（ΣＸ_ｍ／ｎ，ΣＹ_ｍ／ｎ，ΣＺ_ｍ／ｎ）によって定義することができる。

【0061】

図６は、変換テーブル記憶部１０３に記憶されている変換テーブルの一例を示す図である。

【0062】

変換テーブルは、「あ」、「い」、…「ん」の各音素のデータと、予め取得された変位ベクトルＶｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）（ｉは、音素を区別するための便宜上の符合。ｉ＝１，２，…）との対応関係を示すデータである。図６の表では、音素の欄に、音素に対応する「ひらがな」の文字を記載しているが、変換テーブルでは「ひらかな」又は「カタカナ」の文字コード表におけるコードデータが記載されている。

【0063】

図６に示す変換テーブルには、５０音の音素について、変位位置Ｐｄの座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄを音素の文字コードに変換するデータが含まれているが、音声認識の対象とならない音素については、変換データがなくてもよい。例えば、音声指令入力装置１を溶接システムに用いる場合、溶接システムの音声指令に登録される指令の言葉（以下、「指令語」という。）は限られており、その指令語に使用される音素も限られるので、音声の指令語に使用されない音素については、変換データがなくてもよい。

【0064】

例えば、溶接システムの音声指令に使用される用語が［かいし］、「ていし」、「でんりゅう」、「でんあつ」、「あげる」、「さげる」などの簡単な言葉で、例えば、「を」、「わ」などの音素が用いられない場合は、「を」、「わ」の音素については変換テーブルに変換データが含まれていなくてもよい。

【0065】

音声変換部１０４は、座標変換部１０２から出力される変位位置Ｐｄの座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄを変換テーブル記憶部１０３に記憶された変換テーブルを参照して話者Ｑが発声した音声のデータ（音素の列を文字コードの列に変換したデータ）に変換する。

【0066】

例えば、座標変換部１０２から出力される変位位置Ｐｄの座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄが（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を中心とした所定の誤差範囲（±ΔＸ，±ΔＹ，±ΔＺ）内であれば、音声変換部１０４は、「あ」の音素（文字コード）に変換する。同様に、変位位置Ｐｄの座標Ｘｄ、Ｙｄ、Ｚｄが（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）であれば、音声変換部１０４は、「か」の音素（文字コード）に変換する。従って、座標変換部１０２から（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）の座標データが順番に出力されると、音声変換部１０４は、「あ」と「か」の音素（文字コード）に順番に変換して出力する。

【0067】

音声認識部１０５は、音声変換部１０４から出力される文字列を言語モデル記憶部１０６に記憶されている言語モデルを用いて認識する処理（話者Ｑが発声した音声の認識処理）を行う。言語モデル記憶部１０６は、音声認識処理における周知の言語モデルを記憶する。言語モデルとは、日本語言語における文の品詞、統語構造、単語同士の関係性などを定式化したものである。

【0068】

音声認識部１０５は、例えば、音声変換部１０４から入力される文字コードの列が「よ」、「う」、「せ」、「つ」、「か」、「い」、「し」の場合、音声認識部１０５は、「ようせつ」＋「かいし」＝「溶接 開始」と認識する処理を行う。

【0069】

指令信号変換部１０７は、音声認識部１０５から出力される音声認識の結果を指令語記憶部１０８に記憶されている指令語を用いて指令信号に変換する処理を行う。指令語記憶部１０８は、音声指令として登録された指令語と指令信号との対応関係を示す変換テーブルを記憶する。この変換テーブルは、本発明に係る「第２の変換テーブル」に対応するものである。

【0070】

指令信号は、例えば、制御部にアクチュエータの動作の制御を行わせるために当該制御部に入力する電気信号である。例えば、操作部に「動作開始」の操作ボタンが設けられ、その操作ボタンが操作されたときに制御部に「動作開始」に対応する所定の指令信号Ｓｃが入力される構成の場合、「動作開始」の指令語には「指令信号Ｓｃ」の指令信号が対応付けられる。

【0071】

従って、指令信号変換部１０７は、音声認識部１０５から出力される音声認識の結果が「動作開始」の指令語の場合、指令語記憶部１０８に記憶された指令語を指令信号に変換するための変換テーブルを用いてその指令語に対応する指令信号Ｓｃを生成して出力する。

【0072】

上記のように、本実施の形態に係る音声指令入力装置１によれば、話者（作業者）Ｑの頬若しくは口元の周辺部に加速度センサ１０１を取り付け、話者Ｑが音声指令を発声したときの加速度センサ１０１の検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いて話者Ｑの口の動きを検出し、その動きから話者Ｑが発声した音声指令を認識するようにしているので、例えば、話者Ｑの発声した音声指令をマイクで集音し、その集音した音声信号を用いて音声を認識する場合に比べて話者Ｑの周囲で発生する雑音や騒音の影響を殆ど受けることがなく、高い精度で音声指令を認識して当該音声指令に対応する指令信号を出力させることができる。

【0073】

次に、本実施の形態に係る音声指令入力装置１の応用例として、音声による操作指令が入力可能な溶接システムについて説明する。

【0074】

図７は、音声指令入力装置１を備える溶接システムの構成を示すブロック図である。

【0075】

図７に示す溶接システム４は、音声による操作指令が入力可能な消耗電極式の半自動アーク溶接システムである。溶接システム４は、溶接電源装置５、ワイヤ送給装置６、溶接トーチ７、ガス供給装置８及びワイヤリール９を含み、ワイヤ送給装置６には音声により操作指令を入力するための上述した音声指令入力装置１が設けられている。

【0076】

溶接電源装置５は、溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間に供給する電力（溶接用電力）と、ワイヤ送給装置６のワイヤ送給機構６０１に供給する電力（ワイヤ送給用電力）を生成し、ワイヤ送給装置６を介して溶接用電力を溶接トーチ７に供給するとともに、ワイヤ送給用電力をワイヤ送給装置６のワイヤ送給機構６０１に供給する機能を有する。

【0077】

溶接電源装置５は、機能ブロックとして、電源部５０１、制御部５０２、操作部５０３及びは表示部５０４を含む。電源部５０１、操作部５０３及び表示部５０４は、制御部５０２に接続されている。

【0078】

電源部５０１は、溶接電源装置５の駆動電力を生成するとともに、ワイヤ送給装置６の駆動電力と溶接用電力を生成する。ワイヤ送給装置６の駆動電力は、主として制御部６０３や表示部６０５などを駆動するための電力と溶接作業中に溶接ワイヤＷを溶接トーチ７に送給するための駆動電力である。溶接用電力は、主として溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間にアークＡを発生させるための電力とアーク発生後の溶接作業用の電力である。

【0079】

電源部５０１の電力発生動作は、制御部５０２によって制御される。ワイヤ送給装置６は、パワーケーブル（図示省略）と制御ケーブル（図示省略）とによって溶接電源装置５に接続される。溶接電源装置５の電源部５０１で生成されたワイヤ送給装置６の駆動電力と溶接トーチ７への溶接用電力は、パワーケーブルでワイヤ送給装置６に供給され、溶接用電力は、更にワイヤ送給装置６を介して溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間に供給される。溶接電源装置５の制御部５０２とワイヤ送給装置６の制御部６０３との間のデータ通信は、制御ケーブルを介して行われる。

【0080】

電源部５０１は、溶接用電力を生成する溶接用電源５０１１と溶接ワイヤ送給用の電力を生成するワイヤ送給用電源５０１２とを有する。溶接用電源５０１１は、三相交流の商用電源Ｐから制御部５０２の制御指令に基づく所定の溶接用直流電力又は溶接用交流電力を生成する。溶接用電力は、溶接中の作業者の操作指令や予め設定されたプログラムに基づいて変化する。

【0081】

ワイヤ送給用電源５０１２は、例えば、ワイヤ送給装置６のワイヤ送給機構６０１が直流モータで溶接ワイヤＷを送給する場合、商用電源Ｐから直流電力を生成する周知の直流電源で構成されている。ワイヤ送給用電源５０１２は、商用電源Ｐから直流電力を生成し、ワイヤ送給機構６０１に規定されている駆動電圧でパワーケーブルを介してワイヤ送給装置６に出力する。

【0082】

電源部５０１は、電力の発生動作に同期してガス供給装置８からシールドガスを溶接トーチ７に供給する制御を行う。電源部５０１は、制御ケーブルによってワイヤ送給装置６内のガス電磁弁６０２に接続されている。電源部５０１は、電力の生成の開始に同期してガス電磁弁６０２を「開」状態に制御し、電力の生成の停止に同期してガス電磁弁６０２を「閉」状態に制御する。

【0083】

制御部５０２は、操作部５０３による情報の入力、表示部５０４よる情報の出力、電源部５０１によるワイヤ送給装置６への電源供給などの各処理を統括的に制御する。

【0084】

制御部５０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するマイクロコンピュータで実現されている。なお、制御部５０２は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）で実現してもよい。

【0085】

操作部５０３は、作業者がアーク溶接に関する各種の情報を制御部５０２に入力する操作を行うブロックである。操作部５０３は、例えば、溶接電源装置５の筐体面に配設された操作パネルに設けられている。作業者が操作する操作部材は、例えば、操作パネルに所定の項目毎に配設された１又は２以上の操作ボタンや電源スイッチなどで構成される。なお、操作部５０３は、タッチパネルやキーボードなどの他の種類の入力装置で構成してもよい。

【0086】

作業者が操作部５０３の操作ボタンを操作すると、その操作ボタンに対応する所定の指令信号が制御部５０２に入力される。

【0087】

作業者が操作部５０３から入力するアーク溶接に関する情報は、例えば、スタート方式や交流／直流の溶接方式などの方式に関する情報や、初期電流、溶接電圧、溶接電流、交流波形（パルス波形や正弦波波形などの波形）、交流溶接における周波数などの溶接条件に関する情報などである。操作部５０３から制御部５０２に入力されるアーク溶接に関する情報は、一旦メモリ（ＲＡＭ）に保存され、表示部５０４に転送される。

【0088】

表示部５０４は、アーク溶接に関する各種の情報を作業者が視認できるように表示する。表示部５０４は、例えば、ＬＥＤや７セグメントなどの表示機で構成される。表示部５０４は、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成してもよい。表示部５０４は、制御部５０２から転送される情報を所定の表示態様で表示する。

【0089】

ワイヤ送給装置６は、機能ブロックとして、ワイヤ送給機構６０１、ガス電磁弁６０２、制御部６０３、操作部６０４、表示部６０５及び電圧／電流検出部６０６を含む。ワイヤ送給装置６には、上述した音声指令入力装置１が設けられている。操作部６０４、表示部６０５、電圧／電流検出部６０６及び音声指令入力装置１は、制御部６０３に接続されている。

【0090】

ワイヤ送給機構６０１は、溶接作業中に溶接ワイヤＷが巻き付けられたワイヤリール９から当該溶接ワイヤＷを繰り出して溶接トーチ７に連続的に供給するための機構である。ワイヤ送給機構６０１は、ワイヤリール９から溶接トーチ７まで溶接ワイヤＷをガイドするガイド機構と溶接ワイヤＷを繰り出す駆動源であるワイヤ送給モータとを有する。ワイヤ送給モータは、溶接電源装置５から供給されるワイヤ送給用電力によって駆動される。

【0091】

ガス電磁弁６０２は、ガス供給装置８から溶接トーチ７へのシールドガスの供給を制御するための弁である。シールドガスは、溶接面を空気から遮断するためのアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）といった不活性ガスである。シールドガスは、ガス供給装置８に封入されており、作業者が溶接作業を開始する際にガス供給装置８の栓を開くことによって、所定の圧力で溶接トーチ７への供給が可能になる。

【0092】

ガス電磁弁６０２は、溶接開始から溶接終了までの期間に流路を開いてガス供給装置８から溶接トーチ７にシールドガスを供給する。ガス電磁弁６０２の開閉は、上述したように、溶接電源装置５の電源部５０１によって制御される。

【0093】

制御部６０３は、操作部６０４による情報の入力、表示部６０５による情報の出力、ワイヤ送給機構６０１による溶接ワイヤＷの送給などの各処理を統括的に制御する。制御部６０３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＭＰＵを有するマイクロコンピュータで実現されている。制御部６０３もＦＰＧＡなどのＰＬＤで実現してもよい。

【0094】

操作部６０４は、ワイヤ送給装置６の筐体面に配設された操作パネルに設けられている。作業者が操作する操作部材は、例えば、操作パネルに所定の項目毎に配設された１又は２以上の操作ボタンや電源スイッチなどで構成される。なお、操作部６０４もタッチパネルなどの他の種類の入力装置で構成してもよい。

【0095】

作業者が操作部６０４の操作ボタンを操作すると、その操作ボタンに対応する所定の指令信号が制御部６０３に入力される。

【0096】

作業者が操作部６０４によって入力するアーク溶接に関する情報は、基本的に、作業者が操作部５０３によって溶接電源装置５の制御部５０２に入力する情報と同じである。操作部６０４から制御部６０３に入力されるアーク溶接に関する情報は、一旦メモリ（ＲＡＭ）に保存され、表示部６０５に転送される。

【0097】

溶接トーチ７は、ワイヤ送給機構６０１で送給される溶接ワイヤＷを保持するとともに、ガス供給装置８からガス電磁弁６０２を介して供給されるシールドガスを当該シールドガスが溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間に発生するアークＡと溶接金属を覆うように出力する機能を果たす機器である。溶接トーチ７には、作業者が手元で溶接電流を調整するためのトーチスイッチ７０１が設けられている。

【0098】

トーチスイッチ７０１は、制御ケーブル（図示省略）でワイヤ送給装置６の制御部６０３に接続されている。トーチスイッチ７０１は、例えば、押しボタン式のモーメンタリー・スイッチで構成される。制御部６０３には、例えば、トーチスイッチ７０１が「ＯＮ」になると、ハイレベルの信号が入力され、トーチスイッチ７０１が「ＯＦＦ」になると、ローレベルの信号が入力される。

【0099】

作業者は、トーチスイッチ７０１をＯＮにした後、所定の時間ｔが経過してＯＦＦにする操作をすることにより、制御部６０３にパルス幅ｔのパルス信号を入力することができる。制御部６０３には、トーチスイッチ７０１から入力されるパルス信号の波形を特定の操作指令に変換するテーブルが設けられている。

【0100】

例えば、制御部６０３には、パルス幅ｔが所定の時間よりも大きいパルス信号となるクリック操作を溶接電流の通電又は遮断を行う操作指令に割り当て、パルス幅ｔが所定の時間以内のパルス信号となるシングルクリック操作を所定のステップで溶接電流を減少させる指令信号に割り当て、同パルス信号が所定の時間間隔内で連続して２回発生させるダブルクリック操作を所定のステップで溶接電流を増加させる指令信号に割り当てたテーブルが設けられている。

【0101】

作業者は、トーチスイッチ７０１を所定の操作パターンで操作することにより、溶接作業の開始、溶接中の溶接電流の変更、溶接作業の終了などの指令を制御部６０３に入力することができる。制御部６０３は、操作部６０４から指令信号が入力されると、その指令信号を溶接電源装置５の制御部５０２に送信する。

【0102】

本実施の形態では、トーチスイッチ７０１をワイヤ送給装置６の制御部６０３に接続しているが、トーチスイッチ７０１を溶接電源装置５の制御部５０２に接続し、トーチスイッチ７０１の操作信号を制御部５０２に直接入力するようにしてもよい。

【0103】

電圧／電流検出部６０６は、溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間の電圧（溶接電圧）と溶接ワイヤＷと母材Ｂとの間に流れる電流（溶接電流）を検出する。電圧／電流検出部６０６は、電圧を検出する電圧センサと、その電圧センサから出力される電圧検出値をデジタル信号に変換して制御部６０３に出力する。また、電圧／電流検出部６０６は、電流を検出する電流センサと、その電流センサから出力される電流検出値をデジタル信号に変換して制御部６０３に出力する。

【0104】

制御部６０３には、操作部６０４若しくはトーチスイッチ７０１から作業者によって入力されたアーク溶接に関する情報と、電圧／電流検出部６０６から溶接作業中の溶接電圧検出値と溶接電流検出値に関する情報が入力される。制御部６０３に入力されるこれらの情報は、制御ケーブルを介してデータ通信によりワイヤ送給装置６から溶接電源装置５に送信される。

【0105】

表示部６０５は、例えば、ＬＥＤや７セグメントなどの表示機で構成される。表示部６０５は、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されてもよい。表示部６０５は、制御部６０３から転送される情報に基づいて、所定の表示をする。

【0106】

音声指令入力装置１は、図１に示した音声指令入力装置１の装置本体１００内に設けられる座標変換部１０２、変換テーブル記憶部１０３、音声変換部１０４、音声認識部１０５、言語モデル記憶部１０６、指令信号変換部１０７及び指令語記憶部１０８がワイヤ送給装置６内に設けられ、音声指令入力装置１の加速度センサ１０１は、作業者Ｑの頬若しくは口元の周辺部に取り付けられている。図７では、音声指令入力装置１の装置本体１００内に設けられる部分を音声指令入力部１０９で示している。

【0107】

ワイヤ送給装置６では、作業者は、操作指令を操作部６０４と音声指令入力装置１のいずれかで入力することができる。このため、ワイヤ送給装置６の操作パネルには、操作指令を入力する装置を選択するための選択ボタンが設けられている。この選択ボタンは、例えば、モーメンタリー・スイッチで構成され、作業者がモーメンタリー・スイッチをオン状態にしている期間に音声指令入力装置１を用いて音声により操作指令を制御部６０３に入力することができる。

【0108】

音声指令入力装置１における加速度センサ１０１及び座標変換部１０２については、上述した通りであるから、以下では、音声変換部１０４〜指令語記憶部１０８について説明する。

【0109】

溶接システム４で音声指令に使用される単語は、５０音の中の一部であるから、音声指令で使用される音素について、予め変換テーブルが作成され、変換テーブル記憶部１０３に記憶されている。例えば、音声指令に登録されている用語が「でんりゅう」、「でんあつ」、「あげる」、「さげる」、「ようせつ」、「かいし」、「ていし」などの場合、「て／で」、「ん」、「りゅ」、「う」、「つ」、「あ」、「け／げ」、「る」、「か」、「さ」、「よ」、「せ」、「い」、「し」などの音素に対する変換テーブルが変換テーブル記憶部１０３に記憶されている。

【0110】

音声変換部１０４は、座標変換部１０２から入力される変位位置Ｐｄの座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）の列を変換テーブル記憶部１０３に記憶された変換テーブルを参照して作業者Ｑが発声した音声のデータ（音素の列を文字コードの列に変換したデータ）に変換する。

【0111】

音声変換部１０４は、例えば、座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）が（Ｘ１９±ΔＸ，Ｙ１９±ΔＹ，Ｚ１９±ΔＺ）（図６参照）であれば、「て」の音素（文字コード）に変換する。しかし、座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）が変換テーブル記憶部１０３に記憶されていない場合は、音声変換部１０４は、例えば、「？」などの文字でない記号のコードに変換する。

【0112】

例えば、座標変換部１０２から音声変換部１０４に、（Ｘ１９±ΔＸ，Ｙ１９±ΔＹ，Ｚ１９±ΔＺ）、（Ｘ２±ΔＸ，Ｙ２±ΔＹ，Ｚ２±ΔＺ）、（Ｘ１２±ΔＸ，Ｙ１２±ΔＹ，Ｚ１２±ΔＺ）（図６参照）の座標のデータが順番に入力された場合、これらの座標を音素に変換する変換データは存在するので、音声変換部１０４は、「て」、「い」、「し」の音素に順番に変換して出力する。

【0113】

しかし、音声変換部１０４に２番目に入力された座標のデータが変換テーブル記憶部１０３に記憶されていない音素、例えば、「い」の口の形に似ている「に」の音素の場合、音声変換部１０４は、「て」、「？」、「し」の音素に順番に変換して出力する。

【0114】

音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字コードの列を言語モデル記憶部１０６に記憶されている言語モデルを用いて音声を認識する処理を行う。言語モデル記憶部１０６には、溶接システムにおける指令語で使用される用語や単語のデータが記憶されている。

【0115】

図８は、言語モデル記憶部１０６に記憶されている指令語に使用される用語や単語のデータの一例を示す図である。

【0116】

図８に示すように、言語モデル記憶部１０６には、「溶接」、「電圧」、「電流」、「上げる」、「下げる」、「開始」、「停止」、「高い」、「低い」、「有り」、「無し」などの溶接作業での指令に使用される用語や単語が登録されている。

【0117】

なお、言語モデル記憶部１０６には、ひらがな又はカタカナで２文字以上の溶接用の用語や単語が登録されるが、１文字の用語や単語が登録されていてもよい。以下の説明では、説明の便宜上、言語モデル記憶部１０６には２文字以上の溶接用の用語や単語が登録されるものとする。

【0118】

また、指令に使用される用語や単語に同音異義語の用語や単語が含まれる場合、文字列が異なるように、一方の用語を同意語や類義語に変更して言語モデル記憶部１０６に登録されているものとする。例えば、指令に使用される用語に「加工（かこう）」と「下降（かこう）」の用語が含まれる場合、「下降（かこう）」の用語は「降下（こうか）」の用語に変更して言語モデル記憶部１０６に登録される。これにより、言語モデル記憶部１０６には、指令に使用される用語や単語が、可能な限り同音異義語の用語が含まれないように登録されている。

【0119】

音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列（文字コードの列）と言語モデル記憶部１０６に記憶されている用語（以下、「登録用語」という。）とを照合して、文字列が完全に一致する用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。例えば、音声変換部１０４から入力される文字列が「で」、「ん」、「あ」、「つ」で、言語モデル記憶部１０６に「電圧（でんあつ）」の用語が登録されている場合、音声認識部１０５は、「でんあつ」＝「電圧」と認識する処理を行う。

【0120】

また、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が言語モデル記憶部１０６に記憶されている登録用語と完全に一致しない場合、文字列と同一文字数の用語について、文字列の一致度Ｅを算出し、その一致度Ｅを用いて音声認識処理を行う。

【0121】

本実施の形態では、例えば、音声変換部１０４から入力される文字列の文字数をｎ（整数）とし、その文字列の文字のうち登録用語の文字に一致している文字の数をｒ（１≦ｒ≦ｎ−１の整数）とすると、文字列の一致度Ｅは、Ｅ＝ｒ／ｎ（＜１）又はＥ＝ｒ×１００／ｎ（＜１００）［％］で定義している。例えば、音声変換部１０４から入力される文字列の文字数が４個で、４文字からなる登録用語と一致している文字の数が３個の場合、一致度Ｅは３／４＝０．７５または７５［％］となる。

【0122】

音声認識部１０５は、同一文字数の登録用語が２以上ある場合、各登録用語について一致度Ｅを算出し、予め設定された閾値Ｅ_ＴＨ以上の一致度Ｅを有する登録用語の中で最も一致度Ｅが高い登録用語を認識対象の用語に選出する。

【0123】

閾値Ｅ_ＴＨは、０．５＜Ｅ_ＴＨ＜１．０の範囲で任意に設定することができるが、本実施の形態では、例えば、文字数ｎが奇数の登録用語に対しては閾値Ｅ_ＴＨ１＝２/３≒０．６７を設定し、文字数ｎが偶数の登録用語に対しては閾値Ｅ_ＴＨ２＝３/４＝０．７５を設定している。

【0124】

文字数ｎが奇数の登録用語に対する閾値Ｅ_ＴＨ１＝２／３は、３文字の登録用語で過半数の文字（２文字）が一致する場合の一致度Ｅに相当している。３文字の登録用語の場合は、２／３以上の一致度Ｅを有する場合は２文字が一致する場合しかないので、音声変換部１０４から入力される３文字の文字列のうち２文字が一致した登録用語が認識対象の用語に選出されることになる。また、５文字の登録用語では、２／３以上の一致度Ｅを有する場合は４文字が一致する場合しかないので、音声変換部１０４から入力される５文字の文字列のうち４文字が一致した登録用語が認識対象の用語に選出されることになる。

【0125】

従って、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が３文字の場合は、文字列のうち２文字が一致した登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。また、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が５文字の場合は、文字列のうち４文字が一致した登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0126】

７文字の登録用語では、２／３以上の一致度Ｅを有する登録用語は５文字又は６文字が一致する登録用語が認識対象の用語となるが、最も一致度Ｅの高いのは６文字が一致する登録用語である。従って、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される７文字の文字列のうち６文字が一致した登録用語があれば、その登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識し、５文字が一致した登録用語しかない場合は、その登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0127】

音声認識部１０５は、９文字以上の登録用語の場合も、７文字の登録用語の場合と同様にして２／３以上の一致度Ｅを有する登録用語の中で最も一致度Ｅが高い登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0128】

例えば、音声認識部１０５に「で」、「ん」、「あ」、「つ」、「し」の文字列が入力された場合、言語モデル記憶部１０６には５文字の用語で２／３以上の一致度Ｅを有する登録用語が「でんあつち」＝「電圧値」しか登録されていなければ、音声認識部１０５は、「でんあつし」の文字列を「電圧値」と認識する。すなわち、音声認識部１０５は、「でんあつし」の文字列の「し」は、「ち」の音素の誤変換とみなして「でんあつち（電圧値）」と認識する。

【0129】

また、認識対象の用語が複数ある場合は、音声認識部１０５は、その用語の前後の用語との関係を加味していずれか１の用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。例えば、音声認識部１０５に「で」、「ん」、「りゅ」、「う」、「え」、「い」、「し」の文字列（「え」は誤変換された文字）が入力され、音声認識部１０５が「で」、「ん」、「りゅ」、「う」の文字列は「でんりゅう」＝「電流」と認識し、「え」、「い」、「し」の文字列の認識対象として「かいし」＝「開始」と「ていし」＝「停止」を選出したとする。

【0130】

「開始」は、「電流」に対して意味が通じない指令語「電流開始」となる関係であるのに対し、「停止」は、「電流」に対して意味が通じる指令語「電流停止」となる関係であるので、音声認識部１０５は、「え」、「い」、「し」の文字列を「ていし」＝「停止」と認識する。

【0131】

文字数ｎが偶数の登録用語に対する閾値Ｅ_ＴＨ２＝３／４は、４文字の登録用語で過半数の文字（３文字）が一致する場合の一致度Ｅに相当している。

【0132】

２文字の登録用語は、過半数の文字が一致する場合は完全に一致する場合であり、この場合は音声認識が可能であるから、音声認識部１０５は、通常の音声認識処理を行う。一方、音声変換部１０４から入力される２文字の文字列のいずれか一方の文字が登録用語の文字に一致する場合又は２文字の文字列のいずれの文字も登録用語に一致しない場合は、一致度Ｅが閾値Ｅ_ＴＨ２＝３／４以上の条件を満たさないので、正しい音声認識をすることはできない。従って、これらの場合は、音声認識部１０５は、認識不可の処理を行う。

【0133】

４文字の登録用語の場合は、３／４以上の一致度Ｅを有する場合は３文字が一致する場合しかないので、音声変換部１０４から入力される４文字の文字列のうち３文字が一致した登録用語が認識対象の用語に選出されることになる。また、６文字の登録用語では、３／４以上の一致度Ｅを有する場合は５文字が一致する場合しかないので、音声変換部１０４から入力される６文字の文字列のうち５文字が一致した登録用語が認識対象の用語に選出されることになる。

【0134】

従って、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が４文字の場合は、文字列のうち３文字が一致した登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。また、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が６文字の場合は、文字列のうち５文字が一致した登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0135】

８文字の登録用語では、３／４以上の一致度Ｅを有する登録用語は６文字又は７文字が一致する登録用語が認識対象の用語となるが、最も一致度Ｅの高いのは７文字が一致する登録用語である。従って、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される８文字の文字列のうち７文字が一致した登録用語があれば、その登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識し、６文字が一致した登録用語しかない場合は、その登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0136】

音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列が偶数の文字数の場合も上述した文字列が奇数の文字数の場合と同様の認識処理を行う。また、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列に対して閾値Ｅ_ＴＨ以上の一致度Ｅを有する登録用語が無い場合は、認識不可の処理を行う。認識不可の処理は、例えば、音声認識部１０５から指令信号変換部１０７に認識結果を出力しない処理や指令信号に変換できない所定の認識結果のデータを指令信号変換部１０７に出力する処理である。

【0137】

例えば、認識不可の処理として音声認識部１０５から指令信号変換部１０７に認識結果を出力しない処理をした場合は、指令信号変換部１０７には認識した指令語のデータが入力されないので、指令信号変換部１０７は指令信号への変換処理をしない。また、認識不可の処理として音声認識部１０５から所定の認識結果のデータを指令信号変換部１０７に出力した場合は、第２の変換テーブルに所定の認識結果のデータに対応する指令信号のデータがないので、この場合も指令信号変換部１０７は実質的に指令信号への変換処理をしない。

【0138】

上記の例では、文字数が奇数の登録用語に対する閾値Ｅ_ＴＨ１と文字数が偶数の登録用語に対する閾値Ｅ_ＴＨ２を文字数に関係なくそれぞれ１個に固定しているが、登録用語の文字数に応じて閾値_ＴＨを異ならせるようにしてもよい。

【0139】

また、上記の例では、文認識対象の登録用語が複数ある場合、その登録用語の前後の用語との関係を加味していずれか１の登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識するようにしているが、各登録用語の一致しない文字の誤変換を推定して話者Ｑが発声した用語を認識するようにしてもよい。

【0140】

例えば、音声認識部１０５が「え」、「い」、「し」の３文字の文字列の認識対象として「かいし」＝「開始」と「ていし」＝「停止」を選出した上記の例では、音声認識部１０５は、「えいし」の文字列と「かいし」、「ていし」の登録用語との一致しない文字「え」について誤変換を推定する処理をする。音声認識部１０５は、例えば、「え」、「か」、「て」の各文字の母音を抽出し、「か」、「て」の文字のうち、「え」の口の形に近い母音を有する文字「て」を選出する。

【0141】

音声認識部１０５は、「え」の文字が「て」の文字の誤変換と推定し、認識対象として選出した登録用語のうち、「ていし」＝「停止」の登録用語を話者Ｑが発声した用語と認識する。

【0142】

指令信号変換部１０７は、音声認識部１０５から出力される音声認識の結果を指令信号に変換する処理を行う。指令語記憶部１０８は、溶接システムにおける音声指令として登録された指令語と指令信号との対応関係を示す変換テーブルを記憶する。指令信号変換部１０７は、指令語記憶部１０８に記憶されている変換テーブルを用いて、音声認識部１０５から出力される音声認識の結果を指令信号に変換して制御部６０３に入力する。

【0143】

音声指令は、操作部６０４の操作ボタン又はトーチスイッチ７０１によって制御部６０３に入力される複数の操作指令の一部に対応する指令である。音声指令は、特に、作業者が溶接作業中に溶接電源装置５に入力する必要性の高い操作指令が選定されている。また、溶接用の用語は、操作指令を構成する単語である。

【0144】

図９は、指令語記憶部１０８に登録されている溶接システムの指令語とその内容の一例を示す図である。

【0145】

図９に示すように、指令語記憶部１０８には、「溶接 開始」、「溶接 停止」、「電圧 上げる」、「電圧 下げる」、「電流 上げる」、「電流 上げる」…などの溶接作業での指令語が登録されている。例えば、「溶接 開始」又は「溶接 停止」の指令語は、溶接トーチ７と母材Ｂへの溶接電力（アーク発生用の電力と溶接用の電力）の供給開始又は供給停止を指示する指令語である。

【0146】

また、「電圧 上げる」又は「電圧 下げる」の指令語は、現在の溶接電圧値に対して予め設定された単位電圧値ΔＶ（例えば、０．１［Ｖ］）で溶接電圧を増加させる又は減少させる指令である。また、「電流 上げる」又は「電流 下げる」の指令語は、現在の溶接電流値に対して予め設定された単位電流値ΔＩ（例えば、１．０［Ａ］）で溶接電流を増加させる又は減少させる指令である。

【0147】

指令信号変換部１０７は、例えば、音声認識部１０５から「溶接 開始」の認識結果が入力されると、「溶接開始」の指令に対応する指令信号を生成し、制御部６０３に入力する。また、指令信号変換部１０７は、例えば、音声認識部１０５から「電圧 上げる」又は「電圧 下げる」の認識結果が入力されると、「溶接電圧 増加」又は「溶接電圧 減少」の指令に対応する指令信号を生成し、制御部６０３に入力する。

【0148】

一方、指令信号変換部１０７は、音声認識部１０５から入力される認識結果に対応する指令語が指令語記憶部１０８の変換テーブルに含まれていなければ、認識結果に対応する指令信号がないので、指令信号への変化処理をしない。また、指令信号変換部１０７は、音声認識部１０５から認識不可の処理として認識結果が入力されない場合も指令信号への変化処理をしない。従って、これらの場合は、制御部６０３には指令信号は入力されない。

【0149】

作業者Ｑが発声した音声指令の認識ができなかった場合は、制御部６０３に指令信号が入力されないので、作業者Ｑは、制御部６０３に指令信号が入力されるまで、音声指令の発声動作を繰り返すことになる。

【0150】

制御部６０３は、指令信号変換部１０７から指令信号が入力されると、制御ケーブルを介してその指令信号を溶接電源装置５の制御部５０２に送信する。制御部５０２は、ワイヤ送給装置６の制御部６０３から指令信号が入力されると、その指令信号に対応した所定の処理を実行する。

【0151】

例えば、制御部５０２は、制御部６０３は、「溶接電流 増加」の指令信号が入力されると、電源部５０１の溶接用電源５０１１が出力している溶接電流を所定の電流値（例えば、１［Ａ］）だけ増加させる制御を行う。

【0152】

次に、音声指令入力装置１による音声指令の入力制御について、図１０のフローチャートを用いて説明する。

【0153】

以下の説明では、溶接作業中に作業者が操作部６０４の選択ボタンを操作してワイヤ送給装置６を音声指令の入力許可状態にし、音声指令入力装置１を用いて音声指令を制御部６０３に入力する場合について、説明する。また、溶接作業中に作業者が入力する音声指令として、溶接電流を所定の電流値だけ増加させる「溶接電流 増加」の音声指令を例に説明する。

【0154】

制御部６０３は、操作部６０４から音声指令の入力許可が入力されたか否かを監視している（Ｓ１００のループ処理）。制御部６０３は、音声指令の入力許可が入力されていなければ（Ｓ１００：Ｎ）、操作部６０４若しくはトーチスイッチ７０１により操作指令を入力する通常の入力状態を維持し、音声指令の入力許可が入力されると（Ｓ１００：Ｙ）、通常の入力状態を音声指令の入力許可状態に切り換え、ステップＳ１０１に移行して音声指令の入力処理を行う。

【0155】

ステップＳ１０１に移行すると、座標変換部１０２は、加速度センサ１０１から出力されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の加速度の検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを受け付け、その検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを検出位置Ｐｒの変位した変位位置Ｐｄの座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）に変換する。

【0156】

続いて、音声変換部１０４が座標変換部１０２から出力される座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）を変換テーブル記憶部１０３に記憶されている変換テーブルを参照して音素のデータ（文字コードのデータ）に変換する（Ｓ１０２）。

【0157】

続いて、音声認識部１０５が音声変換部１０４から出力される文字列のデータ（文字コードの列のデータ）に対して、言語モデル記憶部１０６に記憶されている言語モデルを用いて音声の認識処理を行い（Ｓ１０３）、その音声認識処理で指令語が認識できたか否かを判断する（Ｓ１０４）。

【0158】

音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列と言語モデル記憶部１０６に記憶されている登録用語とを照合して、文字列が完全に一致する登録用語があれば、その登録用語若しくは登録用語の組合せを話者Ｑが発声した指令語と認識し、その認識結果（指令語のデータ）を指令信号変換部１０７に出力して（Ｓ１０４：Ｙ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0159】

例えば、音声変換部１０４から出力される文字列が「で」、「ん」、「りゅ」、「う」、「あ」、「げ」、「る」の場合、言語モデル記憶部１０６に「でんりゅう」と「あげる」の登録用語が登録されていれば、音声認識部１０５は、その文字列を「でんりゅう」＋「あげる」＝「電流 上げる」の指令語と認識し、「電流 上げる」のデータを指令信号変換部１０７に出力して（Ｓ１０４：Ｙ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0160】

一方、音声変換部１０４から入力される文字列と完全に一致する登録用語が言語モデル記憶部１０６に記憶されていない場合（Ｓ１０４：Ｎ）、音声認識部１０５は、言語モデル記憶部１０６に記憶されている登録用語のうち、音声変換部１０４から入力される文字列と同一の文字数の登録用語について、一致度Ｅを算出する（Ｓ１０５）。

【0161】

そして、音声認識部１０５は、一致度Ｅを用いた音声認識処理を行い（Ｓ１０６）、その音声認識処理で指令語が認識できたか否かを判断する（Ｓ１０７）。

【0162】

すなわち、音声認識部１０５は、一致度Ｅを算出した各登録用語について、予め設定された閾値Ｅ_ＴＨ以上の一致度Ｅを有する登録用語の中で最も一致度Ｅが高い登録用語を話者Ｑが発声した指令語と認識し、その認識結果を指令信号変換部１０７に出力して（Ｓ１０７：Ｙ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0163】

また、音声認識部１０５は、閾値Ｅ_ＴＨ以上の一致度Ｅを有する登録用語の中で最も一致度Ｅが高い登録用語が２以上ある場合は、例えば、各登録用語の前後の認識された登録用語との関係を加味して１の登録用語を決定し、その登録用語と前後の登録用語の組合せを話者Ｑが発声した指令語と認識する。

【0164】

例えば、音声認識部１０５は、選出した登録用語が前後の認識された登録用語との関係で全体として指令の意味をなさない指令語となる場合は、その選出した登録用語は認識対象から除外し、指令の意味をなす指令語となる場合にその選出した登録用語と前後の登録用語の組合せを話者Ｑが発声した指令語と認識する。

【0165】

例えば、音声認識部１０５が音声変換部１０４から入力された「でんりゅうえいし」の文字列に対して、「でんりゅう」＝「電流」と認識し、「えいし」に対して「停止」と「開始」の登録用語を選出したとする。音声認識部１０５は、「電流開始」は指令語として意味をなさないが、「電流停止」は指令語として意味をなすので、「でんりゅうえいし」を「電流停止」と認識する。

【0166】

そして、音声認識部１０５は、認識した指令語のデータを指令信号変換部１０７に出力して（Ｓ１０７：Ｙ）、ステップＳ１０８に移行する。

【0167】

一方、音声認識部１０５は、音声変換部１０４から入力される文字列に対して閾値Ｅ_ＴＨ以上の一致度Ｅを有する登録用語が無い場合は、認識不可の処理結果を指令信号変換部１０７に出力して（Ｓ１０７：Ｎ）、ステップＳ１００に戻る。

【0168】

ステップＳ１０８に移行すると、指令信号変換部１０７は音声認識部１０５から出力される音声認識の結果に対して、指令語記憶部１０８に記憶されている指令語を用いて指令信号に変換する処理を行う。

【0169】

指令信号変換部１０７は、音声認識結果（指令語のデータ）が指令語記憶部１０８の変換テーブルに含まれている場合、音声認識結果に対応する指令信号を生成して制御部６０３に出力した後（Ｓ１０８）、ステップＳ１００に戻る。例えば、音声認識部１０５から出力される音声認識結果が「電流 上げる」の場合、指令信号変換部１０７は、［電流 上げる］（溶接電流を単位電流値ΔＩ［Ａ］だけ増加させる）の指令語に対応する指令信号を生成して制御部６０３に入力した後、ステップＳ１００に戻る。

【0170】

また、指令信号変換部１０７は、音声認識結果が指令語記憶部１０８の変換テーブルに含まれてない場合や音声認識部１０５から認識不可により音声認識結果が入力されていない場合、指令信号を生成することなくステップＳ１００に戻る。

【0171】

以上、説明したように、本実施の形態に係る溶接システム４によれば、音声指令入力装置１を用いているので、溶接作業中に作業者が音声により指令を入力した場合でも作業現場に生じる非常に高い騒音の影響を殆ど受けることなく高い精度で安定して音声指令に対応する指令信号を入力することができる。

【0172】

また、作業者Ｑの頬若しくは口元の周辺部に直接加速度センサ１０１を取り付け、その加速度センサ１０１の検出信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを用いて作業者Ｑが発声した音声を検出するので、作業者Ｑの口に近接させてマイクを設ける構成よりもセンサが邪魔にならず、作業者Ｑの溶接作業への悪影響を低減することができる。

【0173】

また、３軸の加速度センサ１０１を作業者Ｑの口元の両側に一対設けて当該口の動きを検出するようにしているので、作業者Ｑが発声する音声に応じて微妙に変化する口の動きを精度良く検出することができる。

【0174】

また、加速度センサ１０１は、作業者Ｑの顔に直接貼着し、ケーブル中継部材２を介して加速度センサ１０１と装置本体１００を電気的に接続するので、加速度センサ１０１が作業者Ｑの溶接作業を邪魔して作業性を低下するということがない。

【0175】

また、音声認識部１０５に入力された音声指令の文字列が言語モデル記憶部１０６に記憶されている登録用語に完全に一致しない場合でも、例えば、文字列と登録用語の文字の一致度Ｅを算出し、その一致度Ｅを用いて音声指令の文字列に一致する確率の高い指令語を作業者Ｑの発声した音声指令と認識するようにしているので、加速度センサ１０１による作業者Ｑの口の動きの検出値を用いて音声指令を好適に認識することができる。

【0176】

また、音声変換部１０４が音声指令の音素を変換した文字に誤変換が含まれている場合でも音声認識部１０５で登録用語との一致度Ｅを算出し、その一致度Ｅを用いて音声指令による指令語を認識するようにしているので、高い精度で作業者Ｑが発声した音声指令に対応する指令信号をワイヤ送給装置６の制御部６０３に入力することができる。

【0177】

上記の実施の形態では、操作部６０４に選択スイッチを設け、作業者が選択スイッチを操作して音声による操作指令を入力可能にしていたが、選択スイッチに代えてモード切換スイッチを操作部６０４に設けてもよい。

【0178】

モード切換スイッチは、操作指令の入力モードを音声による入力モード（音声入力モード）と操作ボタン又はトーチスイッチ７０１による入力モード（通常入力モード）とに切り換えるスイッチである。

【0179】

作業者がモード切換スイッチで音声入力モードを設定すると、制御部６０３は、操作部６０４の操作ボタン又はトーチスイッチ７０１による操作指令信号の受け付け制御を行うとともに、音声指令入力装置１からの操作指令信号の受け付け制御を行う。逆に、作業者がモード切換スイッチで通常入力モードを設定すると、制御部６０３は、操作部６０４操作ボタン又はトーチスイッチ７０１による操作指令信号を受け付けるが、音声指令入力装置１からの操作指令信号を受け付けない制御を行う。

【0180】

図７に示す溶接システム４では、遠隔操作装置を備えていてないが、遠隔操作装置を備えていてもよい。

【0181】

図１１は、遠隔操作装置を備えた溶接システム野構成の一例を示す図である。

【0182】

図１１に示す溶接システム４Ａは、ワイヤ送給装置６Ａに無線通信によって接続可能な遠隔操作装置１０を備えたもので、その遠隔操作装置１０に音声指令入力装置１を設けたものである。

【0183】

図７に示す溶接システム４では、音声指令入力装置１を作業者Ｑの近くに配置されるワイヤ送給装置６に設けていたが、図１１に示す溶接システム４Ａでは作業者Ｑが保持する遠隔操作装置１０に設けているので、溶接システム４Ａへの音声指令入力装置１の配設をより容易且つコンパクトにすることができる。

【0184】

特に、ワイヤ送給装置６に音声指令入力装置１を設ける場合は、作業者Ｑのワイヤ送給装置６からの移動を考慮して加速度センサ１０１から音声指令入力装置１の装置本体１００までの配線に余裕を必要とするが、遠隔操作装置１０に音声指令入力装置１を設ける場合は、作業者Ｑと遠隔操作装置１０との距離が短く、その距離の変化も少ないので、加速度センサ１０１から音声指令入力装置１の装置本体１００までの配線をよりコンパクトにすることができる。

【0185】

溶接システム４Ａの図７に示す溶接システム４との構成上の相違点について、簡単に説明すると、以下の通りである。

【0186】

溶接システム４Ａでは、ワイヤ送給装置６Ａは、無線通信部６０７を備えている。無線通信部６０７は、例えば、無線ＬＡＮにより遠隔操作装置１０との間で無線通信を行う。無線通信部６０７は、無線ＬＡＮアクセスポイント（図示省略）を介して遠隔操作装置１０と無線接続を行い、無線通信により所定の情報の送受信を行う。無線通信部６０７は、所定の変調方式でキャリア信号を送信すべき情報で変調して無線通信信号を生成し、その無線通信信号をアンテナ６０７Ａから放射する。

【0187】

例えば、無線通信部６０７は、制御部６０３から溶接電圧と溶接電流の情報が転送されると、その情報を用いて無線通信信号を生成し、その無線通信信号を遠隔操作装置１０に送信する。また、無線通信部６０７は、制御部６０３から溶接電圧検出値と溶接電流検出値の情報が転送されると、その情報を用いて無線通信信号を生成し、その無線通信信号を遠隔操作装置１０に送信する。

【0188】

また、無線通信部６０７は、遠隔操作装置１０から無線通信信号を受信すると、送信された情報を復調し、制御部６０３に転送する。また、無線通信部６０７は、受信レベルを検出し、その検出値を制御部６０３に入力する。制御部６０３は、無線通信の通信状態を表示させるために、その検出値に基づいて、受信レベルに関する情報を生成し、その情報を表示部６０５に転送する。

【0189】

遠隔操作装置１０は、リモコンと呼ばれるものである。遠隔操作装置１０は、機能ブロックとして、電池１００１、制御部１００２、無線通信部１００３、操作部１００４及び表示部１００５と、上述した音声指令入力装置１の音声指令入力部１０９を含む。

【0190】

電池１００１は、遠隔操作装置１０の駆動電源である。電池１００１、無線通信部１００３、操作部１００４、表示部１００５及び音声指令入力部１０９は制御部１００２に接続されている。

【0191】

制御部１００２は、操作部１００４による情報の入力、表示部１００５による情報の出力、音声指令入力部１０９による音声指令の入力、無線通信部１００３によるワイヤ送給装置６Ａとのデータ通信などの各処理を統括的に制御する。制御部１００２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＭＰＵを有するマイクロコンピュータで実現されている。制御部１００２もＦＰＧＡなどのＰＬＤで実現してもよい。

【0192】

操作部１００４は、作業者がアーク溶接に関する各種の情報を制御部１００２に入力する操作を行うブロックである。操作部１００４は、遠隔操作装置１０の筐体面に配設された操作パネルに設けられており、ワイヤ送給装置６Ａの操作部６０４と同様の機能を果たす。

【0193】

作業者が操作部１００４の起動、溶接電圧の設定・変更、溶接電流の設定・変更など操作ボタンを操作すると、その操作ボタンに対応する所定の操作指令信号が制御部１００２に入力される。

【0194】

遠隔操作装置１０では、作業者は、操作指令を操作部１００４と音声指令入力装置１のいずれかで入力することができる。このため、遠隔操作装置１０の操作パネルには、操作指令を入力する装置を選択するための選択ボタンが設けられている。この選択ボタンは、例えば、モーメンタリー・スイッチで構成され、作業者がモーメンタリー・スイッチをオン状態にしている期間に音声指令入力装置８を用いて音声により操作指令を制御部１００２に入力することができる。

【0195】

表示部１００５は、アーク溶接に関する各種の情報や電池１００１の残容量に関する情報やワイヤ送給装置６Ａとの無線通信状態などを表示する。表示部１００５は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成される。表示部１００５は、ＬＥＤや７セグメントなどの表示機で構成されてもよい。

【0196】

表示部１００５は、制御部１００２から転送される情報に基づいて、所定の表示をする。例えば、表示部１００５は、制御部１００２から入力される電池１００１の電圧に関する情報に基づいて、電池１００１の残容量に関する情報を絵文字や記号や文字メッセージなどで表示する。また、表示部１００５は、制御部１００２から入力される受信レベルに関する情報に基づいて、無線通信の通信状態に関する情報を絵文字や記号や文字メッセージなどで表示する。

【0197】

また、表示部１００５は、制御部１００２から転送される入力情報（操作部１００４又は音声指令入力部１０９から入力された情報や無線通信部１００３を介してワイヤ送給装置６Ａから入力された情報）を表示する。

【0198】

無線通信部１００３は、ワイヤ送給装置６Ａとの間で無線通信を行う。無線通信部１００３は、無線通信部３４と同様に、無線ＬＡＮによりワイヤ送給装置６Ａとの間で無線通信を行う。

【0199】

無線通信部１００３は、無線ＬＡＮアクセスポイント（図示省略）を介してワイヤ送給装置６Ａと無線接続を行い、無線通信により所定の情報の送受信を行う。無線通信部１００３は、無線通信部６０７と同じ変調方式でキャリア信号を送信すべき情報で変調して無線通信信号を生成し、その無線通信信号をアンテナ１００３Ａから放射する。

【0200】

例えば、無線通信部１００３は、制御部１００２から溶接電圧と溶接電流の情報が転送されると、その情報を用いて無線通信信号を生成し、その無線通信信号をワイヤ送給装置６Ａに送信する。

【0201】

また、無線通信部１００３は、ワイヤ送給装置６Ａから無線通信信号を受信すると、送信された情報を復調し、制御部１００２に転送する。また、無線通信部１００３は、受信レベルを検出し、その検出値を制御部１００２に入力する。制御部１００２は、無線通信の通信状態を表示させるために、その検出値に基づいて、受信レベルに関する情報を生成し、その情報を表示部１００５に転送する。

【0202】

溶接システム４Ａでは、音声指令入力装置１によって作業者Ｑの発声した音声指令が指令信号に変換されて遠隔操作装置１０の制御部１００２に入力されると、制御部１００２がその指令信号に対応する操作指令の情報を無線通信によってワイヤ送給装置６Ａの制御部６０３に送信し、さらに制御部６０３からその操作指令の情報が溶接電源装置５の制御部５０２に転送される。

【0203】

これにより、溶接電源装置５ではワイヤ送給装置６Ａから入力された操作指令の情報に対応する所定の動作が行われる。例えば、操作指令の内容が「溶接電流の増加」であれば、溶接電源装置５では、溶接用電源５０１１が溶接トーチ７と母材Ｂに供給している溶接電流をΔＩだけ増加する制御が行われる。

【0204】

なお、図１１の構成では、遠隔操作装置１０がワイヤ送給装置６Ａとの間で無線通信をする構成であるが、遠隔操作装置１０は、溶接電源装置５との間で無線通信をする構成であってもよく、溶接電源装置５とワイヤ送給装置６Ａの両方に対して無線通信をする構成であってもよい。

【0205】

以上、説明したように本実施の形態に係る溶接システム４，４Ａによれば、加速度センサ１０１によって作業者Ｑが音声指令を発したときの頬若しくは口元の動きを検出し、その検出結果に基づいて音声指令の内容を認識し、その音声指令に対応する指令信号を溶接電源装置５の制御部５０２に入力するようにしているので、溶接作業現場の騒音が高い環境でもその騒音の影響を受けることなく音声指令の内容を認識することができる。

【0206】

特に、溶接システム４，４Ａでは、操作ボタンによる溶接条件の変更等の操作指令が比較的簡単な内容であり、音声による指令語も簡単且つ少ない音素で構成されるので、加速度センサ１０１による作業者Ｑの頬若しくは口元の動きの検出値を用いた音声指令の認識処理でも誤動作や誤認識を低減することができる。

【0207】

また、加速度センサ１０１による作業者Ｑの頬若しくは口元の動きの検出値から求めた音声指令の音素の一部に誤検出があっても、例えば、文字列と登録用語の文字の一致度Ｅを算出し、その一致度Ｅを用いて音声指令の文字列に一致する確率の高い登録用語又は登録用語の組合せを作業者Ｑの発声した音声指令と認識するようにしているので、音声指令を高い精度で当該音声指令に対応した指令信号に変換して入力することができる。

【0208】

従って、音声指令により高い精度で安定して溶接に関する捜査指令の指令信号を溶接電源装置５に入力することができる。これにより、作業者Ｑは、溶接作業中における溶接条件の変更等のための手入力操作が低減され、溶接作業が容易になる。

【符号の説明】

【0209】

１ 音声指令入力装置
１００ 装置本体
１０１，１０１Ｒ，１０１Ｌ 加速度センサ
１０１１ リード線
１０１２ コネクタ
１０２ 座標変換部（第１の変換手段）
１０３ 音声変換部（第２の変換手段）
１０４ 変換テーブル記憶部（第１の記憶手段）
１０５ 音声認識部（音声認識手段）
１０６ 言語モデル記憶部（第２の記憶手段）
１０７ 指令信号変換部（第３の変換手段）
１０８ 指令語記憶部（第３の記憶手段）
１０９ 音声指令入力部
２ ケーブル中継部材
２０１ 頭部装着部
２０２ 接続部
２０３ 信号線
３ 接着部材
４，４Ａ 溶接システム
５ 溶接電源装置
５０１ 電源部
５０１１ 溶接用電源
５０１２ ワイヤ送給用電源
５０２ 制御部
５０３ 操作部
５０４ 表示部
６，６Ａ ワイヤ送給装置
６０１ ワイヤ送給機構
６０２ ガス電磁弁
６０３ 制御部
６０４ 操作部
６０５ 表示部
６０６ 電圧／電流検出部
６０７ 無線通信部
６０７Ａ アンテナ
７ 溶接トーチ
７０１ トーチスイッチ
８ ガス供給装置
９ ワイヤリール
１０ 遠隔操作装置
１００１ 電池
１００２ 制御部
１００３ 無線通信部
１００３Ａ アンテナ
１００４ 操作部
１００５ 表示部
Ａ アーク
Ｂ 母材
Ｗ 溶接ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】