CN108762500A - 一种智能机器人 - Google Patents

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李健斌
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Shenzhen City Creative Industry Technology Co Ltd
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Shenzhen City Creative Industry Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0005—Manipulators having means for high-level communication with users, e.g. speech generator, face recognition means

Abstract

本发明提供了一种智能机器人，包括机器人、存储装置、第一控制装置、第二控制装置和交互装置，所述存储装置将用于对使所述机器人进行规定动作的信息进行存储，所述第一控制装置用于根据存储的规定动作的信息对机器人进行控制，使机器人完成规定的动作，所述第二控制装置用于控制机器人对周围人进行检测并控制机器人向人移动，所述交互装置用于机器人和人进行情感交互。本发明的有益效果为：提供了一种智能机器人，机器人在完成规定动作的同时能够与人进行情感交互。

Description

一种智能机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种智能机器人。
背景技术
伴随着科技革命，人类社会逐渐从蒸汽时代，过渡到电力时代，发展到目前的信息时代，生产力得到极大的发展，从原始部落式的小聚居，到农庄、城镇乃至都市的大聚集，人类的生活水平和生活方式也得到翻天覆地的提升。
人工智能是社会科技发展的重要里程碑，机器人，特别是仿人情感机器人，像一颗璀璨的明珠，寄巧着人类无限的遐想。随着大型智能服务机器人研发条件日趋成熟，为人工智能研究提供了新的机遇和动力。目前人机交互的主要问题在于真实感，即人类在使用机器人的同时，最直观感觉不真实，认为交互的对象不是一类“人”，而只是＂机器＂。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种智能机器人。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种智能机器人，包括机器人、存储装置、第一控制装置、第二控制装置和交互装置，所述存储装置将用于对使所述机器人进行规定动作的信息进行存储，所述第一控制装置用于根据存储的规定动作的信息对机器人进行控制，使机器人完成规定的动作，所述第二控制装置用于控制机器人对周围人进行检测并控制机器人向人移动，所述交互装置用于机器人和人进行情感交互；
所述交互装置包括输入子系统、表情交互子系统和语音交互系统，所述输入子系统用于获取人类的表情图像和语音信息，所述表情交互子系统用于根据人类的表情图像与人类进行表情交互，所述语音交互子系用于根据人类的语音信息与人类进行语音交互。
本发明的有益效果为：提供了一种智能机器人，机器人在完成规定动作的同时能够与人进行情感交互。
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：
机器人1、存储装置2、第一控制装置3、第二控制装置4、交互装置5。
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机器人，包括机器人1、存储装置2、第一控制装置3、第二控制装置4和交互装置5，所述存储装置将用于对使所述机器人1进行规定动作的信息进行存储，所述第一控制装置用于根据存储的规定动作的信息对机器人1进行控制，使机器人1完成规定的动作，所述第二控制装置用于控制机器人1对周围人进行检测并控制机器人1向人移动，所述交互装置用于机器人1和人进行情感交互。
本实施例提供了一种智能机器人1，机器人1在完成规定动作的同时能够与人进行情感交互。
优选的，所述交互装置包括输入子系统、表情交互子系统和语音交互子系统，所述输入子系统用于获取人类的表情图像和语音信息，所述表情交互子系统用于根据人类的表情图像与人类进行表情交互，所述语音交互子系统用于根据人类的语音信息与人类进行语音交互。
本优选实施例通过表情和语音交互，实现了机器人1和人类直观、准确的情感交互。
优选的，所述表情交互子系统包括表情建模模块、表情确定模块和表情交互模块，所述表情建模模块用于确定表情模型，所述表情确定模块用于确定人类的表情类别，所述表情交互模块用于机器人1做出与人类相同的表情；
本优选实施例通过对人类表情进行识别，实现了人机表情情感交互。
优选的，所述表情建模模块用于确定表情模型，具体为：将连续的二维空间模型作为表情模型，对于基本表情xi，i∈{1,2,…,n}，n表示基本表情的数目，在二维空间中确定基本表情的位置，在二维空间中，任意表情e到基本表情xi的距离体现了表情e和基本表情xi的相似程度，采用下式计算表情模型中任意表情e和基本表情xi的第一相似度因子：
式中，S1(e,xi)表示表情e和基本表情xi的第一相似度因子，d(e,xi)表示表情e和基本表情xi在表情模型中的距离；
采用下式计算表情模型中任意表情e和基本表情xi的第二相似度因子：
式中，S2(e,xi)表示表情e和基本表情xi的第二相似度因子；
根据第一相似度因子和第二相似度因子确定表示表情e和基本表情xi的相似度因子：
S(e,xi)＝[S1(e,xi)]2+[S2(e,xi)]2
式中，S(e,xi)表示表情e和基本表情xi的相似度因子；
相似度因子越高，表示该表情与基本表情的相似性越高；
所述表情确定模块用于确定人类的表情类别，具体为：计算人类表情与各基本表情的相似度因子，将相似度因子最大的基本表情作为人类的表情类别；
由于人类表情的多样性，导致人机表情交互难以实现，本优选实施例通过相似度因子确定人类表情的基本表情类别，便于机器人1快速反应，与人类进行准确的表情交互。
优选的，所述语音交互子系统包括语音识别模块、情感判断模块和语音合成模块，所述语音识别模块用于对人类的语音信息进行识别，所述情感判断模块根据语音信息判断人类的情感状态，所述语音合成模块用于根据人类的语音信息和情感状态合成情感语音进行输出；
本优选实施例通过对人类语音信息和情感状态进行识别，实现了人机语音情感交互。
优选的，所述语音合成模块包括第一情感确定模块、第二情感确定模块、情感语音合成模块和输出模块，所述第一情感确定模块用于确定机器人1语音的第一情感特征，所述第二情感确定模块用于确定机器人1语音的第二情感特征，所述情感语音合成模块用于根据第一情感特征和第二情感特征合成情感语音，所述输出模块用于机器人1输出所述情感语音；
所述第一情感确定模块用于确定机器人1语音的第一情感特征，具体为：将音调、语速和响度作为机器人1语音的情感影响因素，确定机器人1语音的第一情感特征向量T1：T1＝[Y1,Y2,Y3]，其中，Y1表示音调，Y1∈(0,5),Y1越大，音调越高，Y2表示语速，Y2∈(0,5),Y2越大，语速越快，Y3表示响度，Y3∈(0,5),Y3越大，响度越高；
所述第二情感确定模块用于确定机器人1语音的第二情感特征，具体为：将性别、年龄作为机器人1语音的情感影响因素，确定机器人1语音的第二情感特征向量T2：T2＝[Y4,Y5]，其中，Y4表示机器人1仿人性别,Y4＝0，表示男声，Y4＝1,表示女声，Y4＝2，表示中性声音，Y5表示机器人1仿人年龄，Y5＝y，y表示周岁年龄；
所述情感语音合成模块用于根据第一情感特征和第二情感特征合成情感语音，具体为：根据机器人1语音的第一情感向量和第二情感向量确定语音情感特征向量T：T＝[Y1,Y2,Y3,Y4,Y5]，人为设定基本表情的第一情感向量参数，根据表情识别结果确定机器人1情感语音的Y1,Y2,Y3，通过人类性别和年龄确定机器人1情感语音的Y4,Y5，实现机器人1情感语音输出。
本优选实施例通过确定机器人1语音的第一情感特征和第二情感特征，实现了情感语音的合成，通过设定人类基本表情的语音情感特征参数，实现了机器人1语音情感的合成。
采用本发明智能机器人进行人机交互，选取5个人员进行实验，分别为人员1、人员2、人员3、人员4、人员5，对交互效率和人员满意度进行统计，同现有机器人1相比，产生的有益效果如下表所示：
交互效率提高 人员满意度提高
人员1 29％ 27％
人员2 27％ 26％
人员3 26％ 26％
人员4 25％ 24％
人员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 (8)

1.一种智能机器人，其特征在于，包括机器人、存储装置、第一控制装置、第二控制装置和交互装置，所述存储装置将用于对使所述机器人进行规定动作的信息进行存储，所述第一控制装置用于根据存储的规定动作的信息对机器人进行控制，使机器人完成规定的动作，所述第二控制装置用于控制机器人对周围人进行检测并控制机器人向人移动，所述交互装置用于机器人和人进行情感交互。
2.根据权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述交互装置包括输入子系统、表情交互子系统和语音交互子系统，所述输入子系统用于获取人类的表情图像和语音信息，所述表情交互子系统用于根据人类的表情图像与人类进行表情交互，所述语音交互子系统用于根据人类的语音信息与人类进行语音交互。
3.根据权利要求2所述的智能机器人，其特征在于，所述表情交互子系统包括表情建模模块、表情确定模块和表情交互模块，所述表情建模模块用于确定表情模型，所述表情确定模块用于确定人类的表情类别，所述表情交互模块用于机器人做出与人类相同的表情。
4.根据权利要求3所述的智能机器人，其特征在于，所述表情建模模块用于确定表情模型，具体为：将连续的二维空间模型作为表情模型，对于基本表情xi，i∈{1,2,…,n}，n表示基本表情的数目，在二维空间中确定基本表情的位置，在二维空间中，任意表情e到基本表情xi的距离体现了表情e和基本表情xi的相似程度，采用下式计算表情模型中任意表情e和基本表情xi的第一相似度因子：
式中，S1(e,xi)表示表情e和基本表情xi的第一相似度因子，d(e,xi)表示表情e和基本表情xi在表情模型中的距离；
采用下式计算表情模型中任意表情e和基本表情xi的第二相似度因子：
式中，S2(e,xi)表示表情e和基本表情xi的第二相似度因子；
根据第一相似度因子和第二相似度因子确定表示表情e和基本表情xi的相似度因子：
S(e,xi)＝[S1(e,xi)]2+[S2(e,xi)]2
式中，S(e,xi)表示表情e和基本表情xi的相似度因子；
相似度因子越高，表示该表情与基本表情的相似性越高；
所述表情确定模块用于确定人类的表情类别，具体为：计算人类表情与各基本表情的相似度因子，将相似度因子最大的基本表情作为人类的表情类别。
5.根据权利要求4所述的智能机器人，其特征在于，所述语音交互子系统包括语音识别模块、情感判断模块和语音合成模块，所述语音识别模块用于对人类的语音信息进行识别，所述情感判断模块根据语音信息判断人类的情感状态，所述语音合成模块用于根据人类的语音信息和情感状态合成情感语音进行输出。
6.根据权利要求5所述的智能机器人，其特征在于，所述语音合成模块包括第一情感确定模块、第二情感确定模块、情感语音合成模块和输出模块，所述第一情感确定模块用于确定机器人语音的第一情感特征，所述第二情感确定模块用于确定机器人语音的第二情感特征，所述情感语音合成模块用于根据第一情感特征和第二情感特征合成情感语音，所述输出模块用于机器人输出所述情感语音。
7.根据权利要求6所述的智能机器人，其特征在于，所述第一情感确定模块用于确定机器人语音的第一情感特征，具体为：将音调、语速和响度作为机器人语音的情感影响因素，确定机器人语音的第一情感特征向量T1：T1＝[Y1,Y2,Y3]，其中，Y1表示音调，Y1∈(0,5),Y1越大，音调越高，Y2表示语速，Y2∈(0,5),Y2越大，语速越快，Y3表示响度，Y3∈(0,5),Y3越大，响度越高；
所述第二情感确定模块用于确定机器人语音的第二情感特征，具体为：将性别、年龄作为机器人语音的情感影响因素，确定机器人语音的第二情感特征向量T2：T2＝[Y4,Y5]，其中，Y4表示机器人仿人性别,Y4＝0，表示男声，Y4＝1,表示女声，Y4＝2，表示中性声音，Y5表示机器人仿人年龄，Y5＝y，y表示周岁年龄。
8.根据权利要求6所述的智能机器人，其特征在于，所述情感语音合成模块用于根据第一情感特征和第二情感特征合成情感语音，具体为：根据机器人语音的第一情感向量和第二情感向量确定语音情感特征向量T：T＝[Y1,Y2,Y3,Y4,Y5]，人为设定基本表情的第一情感向量参数，根据表情识别结果确定机器人情感语音的Y1,Y2,Y3，通过人类性别和年龄确定机器人情感语音的Y4,Y5，实现机器人情感语音输出。
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