CN108563138A - 一种智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能家居系统，包括智能家居设备和控制机器人，所述控制机器人用于对智能家居设备进行控制，所述控制机器人包括交互系统、第一控制系统和第二控制系统，所述交互系统用于同用户进行交互，所述第一控制系统通过网络与智能家居设备连接，根据交互情况通过网络对智能家居设备进行控制，所述第二控制系统根据交互情况直接对智能家居设备进行操作。本发明的有益效果为：提供了一种智能家居系统，通过控制机器人实现了与用户的交互和对智能家居的准确控制。

Description

一种智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种智能家居系统。

背景技术

随着社会发展和经济进步，智能家居逐步走入人们的家庭，然而，现有的智能家居与人的交互效果并不令人满意。

随着人工智能的全面发展，机器人的发展也迎来了春天，在智能的人机交互与合作过程中，机器人也逐步走入了人们的家庭，成为智能家居系统的一份子。通过机器人对家居设备进行控制有助于进一步提升智能家居系统的智能化程度。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种智能家居系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种智能家居系统，包括智能家居设备和控制机器人，所述控制机器人用于对智能家居设备进行控制，所述控制机器人包括交互系统、第一控制系统和第二控制系统，所述交互系统用于同用户进行交互，所述第一控制系统通过网络与智能家居设备连接，根据交互情况通过网络对智能家居设备进行控制，所述第二控制系统根据交互情况直接对智能家居设备进行操作。

本发明的有益效果为：提供了一种智能家居系统，通过控制机器人实现了与用户的交互和对智能家居的准确控制。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

附图标记：

智能家居设备1、控制机器人2。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种智能家居系统，包括智能家居设备1和控制机器人2，所述控制机器人2用于对智能家居设备1进行控制，所述控制机器人2包括交互系统、第一控制系统和第二控制系统，所述交互系统用于同用户进行交互，所述第一控制系统通过网络与智能家居设备1连接，根据交互情况通过网络对智能家居设备1进行控制，所述第二控制系统根据交互情况直接对智能家居设备1进行操作。

本实施例提供了一种智能家居系统，通过控制机器人实现了与用户的交互和对智能家居的准确控制。

优选的，所述交互系统包括用户感知子系统、第一交互子系统、第二交互子系统，所述用户感知子系统用于获取外部环境信息，所述用户感知子系统包括麦克风、高清摄像头，所述麦克风用于获取用户的语音信息，所述高清摄摄像头用于获取用户的人脸信息，所述第一交互子系统用于根据语音信息同用户进行语音交互，所述第二交互子系统用于根据人脸信息同用户进行情感交互；所述第一交互子系统包括语音识别单元、语音合成单元和扬声器，所述语音识别单元用于提取用户的语音信息，并将其转化为可识别的二进制机器语言，所述语音合成单元用于将字符信息转化为语音信息，所述扬声器用于播放转化的语音信息。

本优选实施例交互系统实现了人与控制机器人良好交互，第一交互子系统实现了机器人同用户间准确的语音交互。

优选的，所述第二交互子系统包括一次建模单元、二次建模单元、情感识别单元和情感交互单元，所述一次建模单元用于建立情感空间模型，所述二次建模单元根据情感空间模型确定情感能量，所述情感识别单元用于根据人脸信息获取用户情感，所述情感交互单元用于机器人根据用户情感做出相应的情感变化。

所述一次建模单元用于建立情感空间模型：

使用二维情感空间建立情感空间模型，二维情感空间的维度分别为快乐度和激活度，所述快乐度表示情感的快乐程度，所述激活度表示情感的激活程度；将机器人的情感状态集合表示为：RU＝{RU₁，RU₂，…，RU_n}，上述式子中，RU_i表示机器人的第i种情感状态，i＝1，2，…，n，n表示机器人的情感状态的数量，将机器人情感状态在二维情感空间中以点的形式进行描述：(a_i，b_i)，其中，a_i表示机器人第i种情感状态的快乐度，b_i表示机器人第i种情感状态的激活度；将用户的情感状态集合表示为：MH＝{MH₁，MH₂，…，MH_m}，上述式子中，MH_j表示用户的第i种情感状态，j＝1，2，…，m，m表示用户的情感状态的数量，将用户情感状态在二维情感空间中以点的形式进行描述：(a_j，b_j)，其中，a_j表示用户第j种情感状态的快乐度，b_i表示用户第j种情感状态的激活度；

本优选实施例一次建模单元通过建立二维情感空间模型，实现了情感状态准确表达的同时，减少了计算量，提升了计算效率，为后续交互奠定了基础。

优选的，所述二次建模单元根据情感空间模型确定情感能量：

将各种心理活动源动力定义为心理能量，用DT表示：DT＝DT₁+DT₂，上述式子中，DT₁表示在适当的条件下自发产生的自由心理能量，DT₁＝δ₁DT，DT₂表示在外界刺激作用下产生的受约束的心理能量，DT₂＝δ₂DT，其中，δ₁表示心理唤醒度，δ₂表示心理抑制度，δ₁、δ₂∈[0，1]，δ₁+δ₂＝1；

根据情感空间模型确定情感的心理能量：DT＝log₃(y+1)×D(a+b)，上述式子中，D表示情感强度，y表示情感系数，a、b分别表示情感状态的快乐度、激活度；

采用下式确定情感能量：DT_q＝DT₁+μDT₂＝(1-δ₂+μδ₂)×log₃(y+1)×D(a+b)，上述式子中，DT_q表示情感能量，μ表示心理的情感激发参数，μ∈[0，1]；

本优选实施例二次建模单元定义了心理能量和情感能量，有助于提升机器人的交互性能，为后续交互奠定基础。

优选的，所述情感交互单元用于机器人根据用户情感做出相应的情感变化：

当机器人的当前情感状态与用户情感状态相同，则机器人的情感状态不发生变化，但机器人的情感能量会翻倍；当机器人的当前情感状态与用户情感状态不同，则机器人下一情感状态将会改变，下一情感状态不仅与当前机器人的情感状态有关，还与用户情感状态息息相关，设机器人当前情感状态为RU_i(a_i，b_i)，i＝{1，2，…，n}，用户情感状态为MH_j(a_j，b_j)，j＝{1，2，…，m}，机器人下一时刻任一可能情感状态为RU_k(a_k，b_k)，k＝{1，2，…，n}，i≠j≠k；

计算从当前情感状态向用户情感状态转移的特征向量为PA₁：PA₁＝(a_j-a_i，b_j-b_i)，从当前情感状态向任一可能情感状态转移的特征向量为PA₂：PA₂＝(a_k-a_i，b_k-b_i)，从用户情感状态向任一可能情感状态转移的特征向量为PA₂：PA₂＝(a_k-a_j，b_k-b_j)，采用下式确定情感转移函数GT：最小化情感转移函数，得到情感转移函数取最小值时的情感状态RU_z(a_z，b_z)，z∈k，将该情感状态作为机器人下一时刻状态。

本优选实施例定义了描述情感的数学空间，在此空间里，采用数学理论方法，构造可计算的情感理论与方法，使机器人能够模拟人类的情感产生、变化，并使之符合人类情感变化的规律，满足家庭环境里人类情感的需求，当机器人的当前情感状态与用户情感状态相同，机器人情感能量增加，当机器人的当前情感状态与用户情感状态不同，则机器人下一情感状态将会改变；通过情感转移函数将机器人当前情感状态与用户情感状态关联起来，进而判断机器人下一情感状态的种类，提升了机器人的交互能力。

选取5个采用本发明智能家居系统的家庭进行实验，分别为家庭1、家庭2、家庭3、家庭4、家庭5，对控制准确性和用户满意度进行统计，同现有智能家居系统相比，产生的有益效果如下表所示：

	控制准确性提高	用户满意度提高
			家庭1	29％	27％
家庭2	27％	26％
			家庭3	26％	26％
家庭4	25％	24％
			家庭5	24％	22％

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种智能家居系统，其特征在于，包括智能家居设备和控制机器人，所述控制机器人用于对智能家居设备进行控制，所述控制机器人包括交互系统、第一控制系统和第二控制系统，所述交互系统用于同用户进行交互，所述第一控制系统通过网络与智能家居设备连接，根据交互情况通过网络对智能家居设备进行控制，所述第二控制系统根据交互情况直接对智能家居设备进行操作。

2.根据权利要求1所述的智能家居系统，其特征在于，所述交互系统包括用户感知子系统、第一交互子系统、第二交互子系统，所述用户感知子系统用于获取外部环境信息，所述用户感知子系统包括麦克风、高清摄像头，所述麦克风用于获取用户的语音信息，所述高清摄摄像头用于获取用户的人脸信息，所述第一交互子系统用于根据语音信息同用户进行语音交互，所述第二交互子系统用于根据人脸信息同用户进行情感交互；所述第一交互子系统包括语音识别单元、语音合成单元和扬声器，所述语音识别单元用于提取用户的语音信息，并将其转化为可识别的二进制机器语言，所述语音合成单元用于将字符信息转化为语音信息，所述扬声器用于播放转化的语音信息。

3.根据权利要求2所述的智能家居系统，其特征在于，所述第二交互子系统包括一次建模单元、二次建模单元、情感识别单元和情感交互单元，所述一次建模单元用于建立情感空间模型，所述二次建模单元根据情感空间模型确定情感能量，所述情感识别单元用于根据人脸信息获取用户情感，所述情感交互单元用于机器人根据用户情感做出相应的情感变化。

4.根据权利要求3所述的智能家居系统，其特征在于，所述一次建模单元用于建立情感空间模型：

使用二维情感空间建立情感空间模型，二维情感空间的维度分别为快乐度和激活度，所述快乐度表示情感的快乐程度，所述激活度表示情感的激活程度；将机器人的情感状态集合表示为：RU＝{RU₁，RU₂，…，RU_n}，上述式子中，RU_i表示机器人的第i种情感状态，i＝1，2，…，n，n表示机器人的情感状态的数量，将机器人情感状态在二维情感空间中以点的形式进行描述：(a_i，b_i)，其中，a_i表示机器人第i种情感状态的快乐度，b_i表示机器人第i种情感状态的激活度；将用户的情感状态集合表示为：MH＝{MH₁，MH₂，…，MH_m}，上述式子中，MH_j表示用户的第i种情感状态，j＝1，2，…，m，m表示用户的情感状态的数量，将用户情感状态在二维情感空间中以点的形式进行描述：(a_j，b_j)，其中，a_j表示用户第j种情感状态的快乐度，b_i表示用户第j种情感状态的激活度。

5.根据权利要求4所述的智能家居系统，其特征在于，所述二次建模单元根据情感空间模型确定情感能量：

将各种心理活动源动力定义为心理能量，用DT表示：DT＝DT₁+DT₂，上述式子中，DT₁表示在适当的条件下自发产生的自由心理能量，DT₁＝δ₁DT，DT₂表示在外界刺激作用下产生的受约束的心理能量，DT₂＝δ₂DT，其中，δ₁表示心理唤醒度，δ₂表示心理抑制度，δ₁、δ₂∈[0，1]，δ₁+δ₂＝1；

根据情感空间模型确定情感的心理能量：DT＝log₃(y+1)×D(a+b)，上述式子中，D表示情感强度，y表示情感系数，a、b分别表示情感状态的快乐度、激活度；

采用下式确定情感能量：DT_q＝DT₁+μDT₂＝(1-δ₂+μδ₂)×log₃(y+1)×D(a+b)，上述式子中，DT_q表示情感能量，μ表示心理的情感激发参数，μ∈[0，1]。

6.根据权利要求5所述的智能家居系统，其特征在于，所述情感交互单元用于机器人根据用户情感做出相应的情感变化：

当机器人的当前情感状态与用户情感状态相同，则机器人的情感状态不发生变化，但机器人的情感能量会翻倍；当机器人的当前情感状态与用户情感状态不同，则机器人下一情感状态将会改变，下一情感状态不仅与当前机器人的情感状态有关，还与用户情感状态息息相关，设机器人当前情感状态为RU_i(a_i，b_i)，i＝{1，2，…，n}，用户情感状态为MH_j(a_j，b_j)，j＝{1，2，…，m}，机器人下一时刻任一可能情感状态为RU_k(a_k，b_k)，k＝{1，2，…，n}，i≠j≠k；

计算从当前情感状态向用户情感状态转移的特征向量为PA₁：PA₁＝(a_j-a_i，b_j-b_i)，从当前情感状态向任一可能情感状态转移的特征向量为PA₂：PA₂＝(a_k-a_i，b_k-b_i)，从用户情感状态向任一可能情感状态转移的特征向量为PA₂：PA₂＝(a_k-a_j，b_k-b_j)，采用下式确定情感转移函数GT：最小化情感转移函数，得到情感转移函数取最小值时的情感状态RU_z(a_z，b_z)，z∈k，将该情感状态作为机器人下一时刻状态。