[发明专利]智能情感机器人分布式认知技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种人机交互技术，尤其涉及智能情感机器人分布式认知技术。 

背景技术

随着信息技术的发展，信息技术被广泛的应用到各行各业，它正改变着人们的工作方式与生活方式。计算机硬件的性能正如摩尔定律所预言，每年都保持稳定的增长，但人机交互方式的发展却并不是这样。过去几十年人机交互方式的发展经历了三个主要的时代。批处理方式、命令行方式、图形方式，每一类人机交互方式都持续了若干年，并成为当时主流的交互方式。人机交互中，用户可以使用自然的交互方式如语音、手势、眼神、表情等与计算机系统进行协同工作。是集计算机技术、机械、传感技术、信息处理技术、图像处理与识别技术、语言识别与处理技术、控制技术和通信技术等于一体的系统。世界各国都在致力于人机交互技术的研究，把其作为关键信息技术之一，中国高校也一直关注和跟踪发达国家相关领域的进展。 

近年来，国内外研究机构纷纷把人机交互技术作为其研究方向，比较具有代表性的有美国麻省理工学院设计一种拟人化的智能体；美国加州大学伯克利分校基于笔的人机交互、远程机器人交互；欧洲各大学相关学科的研究团体联起手来，在人机交互领域做了相当多的工作，尤其在自然人机交互的研究上，他们从理论基础到实际应用进行了系统的研究；微软中国研究院也将多通道人机交互技术作为他们研究的重点。但是目前，人机交互技术存在一些问题，其中之一是缺乏从认知心理学的角度来研究用户对信息的感知和处理模式。因此，以智能情感机器人为对象，研究分布式认知技术对于自然和谐人机交互的推动作用是显而易见的。 

发明内容

以智能情感机器人为对象，研究人机交互领域相关的分布式认知系统，实现和谐自然的人机交互。本发明的目的在于从认知心理学的角度研究用户对信息的感知和处理模式，推动人机交互的发展。 

对于外界环境的变化和刺激，智能情感机器人个体内的分布式认知体现在 模拟人类左右脑的协调感知上。本发明中，智能情感机器人分布式认知系统包括四个模决：语言理解模块、视觉理解模块、情感认知模块和物理量认知模块。 

四个模块的设计与实现都包括硬件平台和软件支撑，下面介绍如下： 

硬件平台： 

语言理解模块的硬件平台：由于智能情感机器人需要在一定空间内自主移动，因此，选用无线MIC接收器作为用户的语音输入设备。 

视觉理解模块的硬件平台：采用USB免驱摄像头作为输入设备。 

情感认知模块的硬件平台：此模块中的触觉情感认知部分，采用触摸按键芯片自主开发的触摸传感器数据控制板。 

物理量认知模块的硬件平台：超声波传感器、红外传感器、热释电红外传感器和温湿度传感器。 

软件部分： 

语言理解模块的软件部分：使用中科院的Pattek Asr 3.4和MicrosoftSpeech SDK这两种语音识别工具相结合，弥补了彼此的不足，在保证机器人语音交互实用稳定的基础上增加了机器人语音识别的灵活性。并采用改进的正向最大匹配算法进行分词，提高了分词效率。同时，采用了两种方式对关键词进行扩展。在此基础上，开发语言理解模块的软件部分。 

视觉理解模块的软件部分：开发出包括人脸检测、特征提取、特征识别以及人类的行为理解等相关视觉功能的软件包。 

情感认知模块的的软件部分：此模块中的语言情感认知部分中，提出了一种相对快速且计算机易于实现的针对输入语句的句义褒贬分析方法。并且，在判断文本褒贬度的时候采用了数据库搜索的方式；此模块中的表情情感认知部分中，采用空间灰度共生矩阵来提取眉心区域的纹理特征作为判断表情的一个维度；此模块中的触觉情感认知部分中，基于支持向量机作为判断用户情感的方法。在以上改进算法的基础上，形成情感认知模块功能的软件包。 

物理量认知模块的软件部分：对采集的物理量分析与保存的软件包。 

以上所述四个模块的软、硬件部分，具体互联设计框图如图1所示。图1中，作为连接四个模块的硬件部分是研祥工控板1719。无线MIC接收器通过音频输入线接入到工控板1719上，USB免驱摄像头通过USB接口接入到工控板1719上，触摸传感器数据控制板、超声波传感器、红外传感器、热释电红外传感器和温湿度传感器通过CAN总线连接到工控板1719上。在此硬件互联基础上，通过各个模块的软件部分的相互配合，完成对外界环境和用户信息的分布式认知。 

本发明可用于服务机器人、家用机器人等存在多通道人机交互的领域。 

附图说明

图1四个模块的互联设计框图。