CN107728785A - 机器人交互方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种机器人交互方法及其系统。本发明中的机器人交互方法包括以下步骤：感知交互用户的交互行为，并确定所述交互行为对应的交互事件；在交互事件文件库中搜索确定的所述交互事件所对应的事件脚本文件；根据至少一个搜索到的所述事件脚本文件执行响应所述交互用户的交互行为的动作。本发明可采用脚本记载机器人的交互内容，在需要修改交互内容时，无需对源代码进行修改，降低了修改机器人交互内容的难度。

Description

机器人交互方法及其系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人交互技术。

背景技术

随着机器人技术的飞速发展，机器人的功能复杂性日益提高，对于机器人的要求不断提高，尤其是对于人形机器人的交互需求提出了更高的要求，不再满足于语音控制、遥控控制、界面控制这样的操纵机器的交互方式，对于人形机器人，人们希望它可以像人一样的和人交互，有表情，有动作，有语言，将所有技术的痕迹，隐藏在人类自然交互方式之下，让机器人可以更好的融入人类生活，为人类服务。

对于服务性机器人，人们总是希望机器人有与人类一样的行为，可以通过人类的面部语言动作，来达成交互目的，而不是指令和按钮，机器人的拟人化行为逻辑设计是一项具有创造性和挑战性的工作，人类行为的复杂性使得设计机器人仿人类行为交互的设计极为复杂，人们期望能建立机器人的自然交互系统(NUI)，机器人使用与人类相同的感知与行为，和人类进行交流。

目前，机器人的交互行为逻辑都预先写在代码之中的，通过程序中写好的逻辑判断，机器人对外界的感知进行对应的反馈，实现交互行为。对于交互系统的修改和扩展需要使用源代码和编译环境，且源码的修改和编译升级操作，只能由程序开发人员来完成。对于交互系统的修改和扩展需要经过：修改源码，编译程序，升级机器人，从修改到看到修改结果，至少需要15分钟以上的时间。对于不同场景的交互逻辑的开发依赖专业开发人员，这导致了使用场景的有限，开发周期长，从需求到部署，需要消耗大量的经费和时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人交互方法及其装置，可采用脚本记载机器人的交互内容，降低了修改机器人交互内容的难度，提高了修改机器人交互内容的效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种机器人交互方法，该方法包括以下步骤：

感知步骤，感知交互用户的交互行为，并确定交互行为对应的交互事件；

搜索步骤，在交互事件文件库中搜索确定的交互事件所对应的事件脚本文件；

执行步骤，根据至少一个搜索到的事件脚本文件执行响应交互用户的交互行为的动作。

在一优选例中，上述搜索步骤包括：

根据确定的交互事件的关键词，在交互事件文件库中搜索与关键词对应的事件脚本文件。

在一优选例中，在交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符。

在一优选例中，在交互事件文件库中，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。

在一优选例中，事件脚本文件是可扩展标记语言格式的文件。

在一优选例中，事件脚本文件包括与交互事件对应的关键词、与交互事件对应的执行优先级、与交互事件对应的动作序列、与交互事件互斥的交互事件的关键词。

在一优选例中，上述执行步骤包括：

从搜索到的事件脚本文件中选取一个事件脚本文件；

基于选取的事件脚本文件中与交互事件互斥的交互事件的关键词，确定是否有与交互事件冲突的交互事件正在执行；

如果没有冲突的交互事件正在执行，则执行事件脚本文件中的动作序列中的动作；

如果有冲突的交互事件正在执行，则判断该交互事件的执行优先级是否大于冲突的交互事件的执行优先级；

如果判断结果为是，则中止冲突的正在执行的交互事件的执行，并执行选取的事件脚本文件中的动作序列中的动作。

本发明的实施方式还公开了一种机器人交互系统，该系统包括：

感知单元，用于感知交互用户的交互行为，并确定交互行为对应的交互事件；

搜索单元，用于在交互事件文件库中搜索确定的交互事件所对应的事件脚本文件；

执行单元，用于根据至少一个搜索到的事件脚本文件执行响应交互用户的交互行为的动作。

在一优选例中，在交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符；并且，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。

在一优选例中，事件脚本文件是可扩展标记语言格式的文件。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

采用脚本记载机器人的交互内容，在需要修改交互内容时，无需对源代码进行修改，降低了修改机器人交互内容的难度，非编程人员即可完成，并提高修改机器人交互内容的效率。

事件脚本文件用XML格式保存，XML接近自然语言，使得非程序开发人员按照文件的格式模板也可以完成修改。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种机器人交互方法的流程示意图。

图2是本发明第二实施方式中一种机器人交互系统的结构示意图。

图3是本发明第三实施方式中一种机器人交互系统的结构示意图。

图4是本发明第三实施方式中一种事件脚本文件的数据结构示意图。

图5是本发明第三实施方式中将配置文件转化为机器人交互行为的执行流程示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种机器人交互方法。图1是该机器人交互方法的流程示意图。

具体地，如图1所示，该机器人交互方法包括以下步骤：

在感知步骤101中，感知交互用户的交互行为，并确定交互行为对应的交互事件。例如，对于交互用户的各种招手行为，可以确定为“打招呼”、“再见”、“跳舞”等交互事件。

可以理解，在本发明中，交互用户指的是与机器人产生对话或者其他交流的用户，交互用户可以是一个，也可以是多个。交互行为可以是交互用户单方面命令式的交互行为、交互用户与其他用户之间的交互行为、或者交互用户与机器人之间双方进行交互的行为。机器人可以通过采集图像信息和语音信息获得交互信息，并根据交互信息确定交互事件，其中，图像信息包括图片和视频。例如，通过对于用户行为的提取，确定意图明确的交互行为标志，例如“用户向机器人挥手打招呼”，这样的意图非常明确的行为，将其确定为一个交互事件，并为机器人设计符合人类行为逻辑的交互行为进行回应。此外，交互用户长时间注视机器人、用户表情的状态(开心，悲伤等等)、用户表情的变化、用户靠近机器人、用户远离机器人都可以被机器人确定为相应的交互事件。

此后进入步骤102。

在搜索步骤102中，在交互事件文件库中搜索确定的交互事件所对应的事件脚本文件。

可以理解，在本发明中，交互事件文件库指的是存储各种交互事件的脚本文件的数据库。

此后进入步骤103。

在执行步骤103中，根据至少一个搜索到的事件脚本文件执行响应交互用户的交互行为的动作。

此后，结束本流程。

在一示范例中，上述搜索步骤102包括：

根据确定的交互事件的关键词，在交互事件文件库中搜索与关键词对应的事件脚本文件。

可以理解，为了方便用户修改事件脚本文件，每种交互事件具有一个对应的关键词，例如，对于用户招手这一交互行为对应的交互事件，其关键词可以是招手。

此外，在本发明的其他实施方式中，也可以采用其他的标识符标识不同交互事件，在此不做限制。

在一示范例中，在交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符。其中，标识符可以是正整数或者自然数、字母等，在此不做限制。例如，文件名可以是“事件关键词_N.xml”，其中，N为自然数1,2,3……N。此处，该文件为可扩展标记语言格式(eXtensible Markup Language，XML)的文件。优选地，在本发明中，事件脚本文件选择以XML的格式存储，事件脚本文件用XML格式保存，XML接近自然语言，使得非程序开发人员按照文件的格式模板也可以完成修改。

可以理解，本发明也可以采用其他文件格式(如其他标记语言)保存事件脚本文件，在此不做限制。

可以理解，在本发明各实施方式中，在交互事件文件库中，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。也可以增加新的交互事件的事件脚本文件。例如，对于同一交互事件，对于其现有的N个事件脚本文件，加入其名称为“事件关键词1_N.xml”，则新增的事件脚本文件的命名可以是“事件关键词_N+1.xml”。

此外，在一示范例中，事件脚本文件包括与交互事件对应的关键词、交互事件的执行优先级、与交互事件对应的动作序列、与交互事件互斥的交互事件的关键词。并且，上述执行步骤103包括：

从搜索到的事件脚本文件中选取一个事件脚本文件。

基于选取的事件脚本文件中与交互事件互斥的交互事件的关键词，确定是否有与交互事件冲突的交互事件正在执行。

如果没有冲突的交互事件正在执行，则执行事件脚本文件中的动作序列中的动作。如果有冲突的交互事件正在执行，则判断该交互事件的执行优先级是否大于冲突的交互事件的执行优先级。

如果判断结果为是，则中止正在执行的冲突的交互事件的执行，并执行选取的事件脚本文件中的动作序列中的动作。

如果判断结果为否，则返回上述感知步骤101。

可以理解，机器人在执行事件脚本文件的动作序列中的动作时，是按照动作序列中各动作的先后顺序执行的。

采用脚本记载机器人的交互内容，在需要修改交互内容(如增加、删除、修改事件脚本文件)时，无需对源代码进行修改，降低了修改机器人交互内容的难度，非编程人员即可完成，并提高修改机器人交互内容的效率。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。

本发明第二实施方式涉及一种机器人交互系统。图2是该机器人交互系统的结构示意图。该机器人交互系统包括：

感知单元，用于感知交互用户的交互行为，并确定交互行为对应的交互事件。

搜索单元，用于在交互事件文件库中搜索确定的交互事件所对应的事件脚本文件。

执行单元，用于根据至少一个搜索到的事件脚本文件执行响应交互用户的交互行为的动作。

在一示范例中，在交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符；并且，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。

优选地，事件脚本文件是可扩展标记语言格式的文件。

采用脚本记载机器人的交互内容，在需要修改交互内容(如增加、删除、修改事件脚本文件)时，无需对源代码进行修改，降低了修改机器人交互内容的难度，非编程人员即可完成，并提高修改机器人交互内容的效率。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第三实施方式涉及一种机器人交互系统。图3是该机器人交互系统的结构示意图。

具体地，如图3所示，该系统包括感知模块(1-1)，决策模块(1-2)和执行模块(1-3)组成。其中决策模块(与上述搜索单元对应)(1-2)包含执行机(1-2-1)和配置文件(1-2-2)(交互事件文件库的一个示范性实例)。

配置文件(1-2-2)由一组“事件脚本XML文件(即格式为XML的事件脚本文件脚本文件)”组成，采用XML格式存储，XML是一种结构存储语言格式，可以将数据按照树形结构存储，编辑体验接近于自然语言文本编辑。“事件脚本XML文件”中的数据结构，参见图4。

“事件脚本XML文件”中的数据类型分为string字符串型，int整型，float浮点型，在执行事件脚本XML文件时，执行机(1-2-1)将按照对应的数据类型，将XML中的数据copy到内存中对应存储数据结构，其中动作中的运行参数可能存在多种类型可能，具体使用哪种类型由动作种类来决定。

例如，将这组事件脚本XML文件存储在机器人系统的/system/etc/NUI/目录下，文件命名规则为“事件关键字_Script_xxx.xml”，其中xxx是一个正整数，作为同一类事件的脚本文件序号，按照1、2、3、…、n的顺序增加。

当执行机(1-2-1)接收到感知模块(1-1)传递来的交互事件时,执行机的决策模块将在机器人系统的/system/etc/NUI/目录下寻找该交互事件对应的事件脚本XML文件，按照事件脚本XML文件序号顺序查找，从“事件关键字_Script_1.xml”、“事件关键字_Script_2.xml”直到“事件关键字_Script_n.xml”，直到文件为空则停止，通过随机数，选择一个事件脚本XML文件来执行，执行机(1-2-1)将事件脚本XML文件中的内容转化为机器人的交互动作。

机器人交互系统中的事件关键字是有限的，感知模块(1-1)的感知能力决定了机器人交互系统可以感知到的事件种类，每个事件种类都规定了一个事件关键字用于种类的识别。

当需要修改机器人的交互行为时，在机器人/system/etc/NUI/目录下，找到要对应的事件脚本XML文件，修改其对应内容，就完成了修改，执行机(1-2-1)下次执行这个事件脚本XML文件时，会重新载入这个文件来执行。

当需要扩展交互行为时，在机器人/system/etc/NUI/下，查找“事件关键字_Script_xxx.xml”，找到最大的脚本序号n，创建一个新的事件脚本XML文件“事件关键字_Script_n+1.xml”，将需求的内容写入该文件，就完成了对某个事件交互行为的扩展，该事件对应的事件脚本XML文件的数量从n变成n+1。

在对配置文件(1-2-2)进行扩展和修改时，执行机(1-2-1)的运行不需要停止，可以一直处于运行状态，当修改完成时，就可以通过事件来触发对应事件脚本XML文件，查看修改的结果。

参阅图5，图5展示了执行机(1-2-1)将配置文件(1-2-2)转化为机器人交互行为的执行流程，包括如下步骤：

步骤0：执行机开始执行。

步骤1：接收感知模块传递来的交互事件。

步骤2：提取交互事件的事件关键字。

步骤3：在/system/etc/NUI/目录下寻找交互事件对应的事件脚本XML文件，按照事件脚本XML文件序号顺序查找“事件关键字_Script_1.xml”、“事件关键字_Script_2.xml”直到“事件关键字_Script_n.xml”。

步骤4：从步骤3查找到的事件脚本XML文件中，随机选择一个。

步骤5：根据事件脚本XML文件中的“互斥事件关键字中的清单”，检查“是否存在互斥事件正在执行？”，是(执行步骤6)，否(执行步骤8)。

步骤6：检查“当前的事件拥有更高的优先级？”，是(执行步骤7)，否(执行步骤1)。

步骤7：中止存在冲突的事件执行。

步骤8：开始运行事件脚本XML文件(步骤4选中的脚本)，设置当前系统时间作为脚本开始时间。

步骤9：以脚本开始时间(步骤8确定)为基准，设定事件脚本XML文件的动作序列中各个动作的开始时间。

步骤10：检查“当前系统时间>＝脚本开始时间+脚本执行时长？”，是(执行步骤11)，否(执行步骤12)。

步骤11：事件脚本XML文件运行时间到达，结束当前事件脚本XML文件的运行，标记为已经完成执行，返回步骤1。

步骤12：检查“脚本中所有动作是否都已经完成运行？”，是(执行步骤11)，否(执行步骤13)。

步骤13：按照循环顺序从事件脚本XML文件的动作序列中取出一个没有执行完成的动作。

步骤14：检查“动作没有开始执行？”，是(执行步骤15)，否(执行步骤17)。

步骤15：检查“当前系统时间>＝动作开始时间(步骤9中设定)？”，是(执行步骤16)，否(执行步骤10)。

步骤16：开始执行这个动作，回到步骤10。

步骤17：检查“当前系统时间>＝动作开始时间+动作执行时长？”，是(执行步骤18)，否(执行步骤10)。

步骤18：此动作到达最大执行时间，中止这个动作执行，标记为动作已经完成，回到步骤10。

将交互逻辑控制部分，分为执行机和配置文件两部分组成，当扩展交互需求的时候，实时更改配置文件，执行机实时执行。按照配置文件的书写规则，非编程人员可以按照自己的需求扩展和修改配置文件，达成自己的功能需求，扩展了此交互系统的应用范围。配置文件的扩展和更改，不需要编译升级等过程，可以针对使用场景，进行快速开发和使用。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

感知步骤，感知交互用户的交互行为，并确定所述交互行为对应的交互事件；

搜索步骤，在交互事件文件库中搜索确定的所述交互事件所对应的事件脚本文件；

执行步骤，根据至少一个搜索到的所述事件脚本文件执行响应所述交互用户的交互行为的动作。

2.如权利要求1所述的机器人交互方法，其特征在于，所述搜索步骤包括：

根据确定的所述交互事件的关键词，在所述交互事件文件库中搜索与所述关键词对应的事件脚本文件。

3.如权利要求2所述的机器人交互方法，其特征在于，在所述交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符。

4.如权利要求3所述的机器人交互方法，其特征在于，在所述交互事件文件库中，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。

5.如权利要求1至4中任一项所述的机器人交互方法，其特征在于，所述事件脚本文件是可扩展标记语言格式的文件。

6.如权利要求5所述的机器人交互方法，其特征在于，所述事件脚本文件包括与所述交互事件对应的关键词、所述交互事件的执行优先级、与所述交互事件对应的动作序列、与所述交互事件互斥的交互事件的关键词。

7.如权利要求6所述的机器人交互方法，其特征在于，所述执行步骤包括：

从搜索到的所述事件脚本文件中选取一个事件脚本文件；

基于选取的事件脚本文件中与所述交互事件互斥的交互事件的关键词，确定是否有与所述交互事件冲突的交互事件正在执行；

如果没有所述冲突的交互事件正在执行，则执行所述事件脚本文件中的动作序列中的动作；

如果有所述冲突的交互事件正在执行，则判断该交互事件执行优先级是否大于所述冲突的交互事件的执行优先级；

如果所述判断结果为是，则中止正在执行的所述冲突的交互事件，并执行所述事件脚本文件中的动作序列中的动作。

8.一种机器人交互系统，其特征在于，包括：

感知单元，用于感知交互用户的交互行为，并确定所述交互行为对应的交互事件；

搜索单元，用于在交互事件文件库中搜索确定的所述交互事件所对应的事件脚本文件；

执行单元，用于根据至少一个搜索到的所述事件脚本文件执行响应所述交互用户的交互行为的动作。

9.根据权利要求8所述的机器人交互系统，其特征在于，在所述交互事件文件库中，同一交互事件具有至少一个事件脚本文件，同一交互事件的事件脚本文件的文件名包含相同的关键词并且同一交互事件的不同事件脚本文件具有不同的标识符；并且，事件脚本文件能够被修改、删除和增加。

10.如权利要求8或9所述的机器人交互系统，其特征在于，所述事件脚本文件是可扩展标记语言格式的文件。