[发明专利]一种基于ROS的智能机器人语音交互系统及交互方法

说明书

本发明请求保护一种基于ROS的智能机器人语音交互系统及交互方法。此语音交互系统主要包括语音唤醒、语音识别、语义理解、语音合成四个模块。各模块通过ROS分布式架构进行通信和控制并协同合作，同时实现离线和在线的语音交互，并且通过此系统可以完成语音控制机器人的移动、在线天气查询、讲笑话、人机聊天、以及通过此方式拓展的其他功能。优点是方便、灵活、可靠、实用性强，解决了现有的机器人交互功能单一，在网络质量不好或者无网络情况下使用范围受限的问题。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地涉及一种基于ROS的智能机器人语 音交互系统。

背景技术

近些年，人工智能、物联网和大数据等技术的快速发展，推动了智能机器 人迎来高速发展阶段。虽然机器人已经渗透到了生活中的很多领域，但是人们 期望机器人能在更多领域更加方便灵活的为人类服务。而且机器人想要进一步 发挥自身的智能作用，除了拥有基础的自主定位导航技术外，还需要拥有超强 的人机交互能力；基于语音的人机交互是当前人机交互技术中最为主要的表现 形式，也是最便捷的交互方式。目前，绝大多数的机器人所处工作环境网络质 量很差或者没有网络信号的时候，会导致语音交互存在很大的时延，甚至语音 交互功能都不能使用，为了解决交互功能比较单一、不能同时实现离线和在线 的语音交互、使用范围受限，人机交互困难等问题，因此提出一种基于ROS的 智能机器人语音交互系统具有很大的意义。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于ROS的智能机器人语 音交互系统及方法。本发明的技术方案如下：

一种基于ROS的智能机器人语音交互系统，其用于同时实现离线和在线的语音 交互，包括：语音唤醒模块、语音识别模块、语义理解模块及语音合成模块， 其中语音唤醒模块通过识别唤醒词的方式，对机器人进行唤醒，使机器人从休 眠状态进入工作状态。语音识别模块是将接收到的语音信号解析成语音字符串， 语义理解模块将语音识别解析出的语音字符串进行语义理解，并将结果同样以 字符串的方式返回，语音合成模块将之前得到的语音字符串合成为语音。

一种基于所述系统的交互方法，其包括以下步骤：

离线状态下：

S1：语音唤醒模块利用PocketSphinx语音识别系统进行本地处理：首先 在代码中，添加需要的ROS接口，此接口包括自己设备的用户名，密码和登录 参数等，使得自己的设备和代码相匹配。并且在代码中添加订阅唤醒语音识别 的信号，从而实现语音唤醒功能；

S2：由科大讯飞离线命令词识别SDK软件开发工具包进行本地处理：将 科大讯飞离线命令词识别SDK软件开发工具包集成到自己的机器人，此过程是 将接收到的操作指令与创建的标签中的“命令词”进行匹配，并做出相应反馈；

S3：利用科大讯飞离线TTS(文本到语音)语音包实现离线语音合成，从 而实现离线的语音交互。

进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：首先在代码中，添加需要的ROS 接口，并在代码中添加订阅唤醒语音识别的信号，即唤醒词；然后调用 PocketSphinx语音识别系统中的节点recognizer.py文件，然后该文件通过机 器人上的麦克风收集唤醒机器人的语音指令，接着调用ROS系统中自带的语音 识别库进行识别，并得出相应的文本信息，通过/recognizer/output消息进行 发布，语音唤醒节点通过订阅该消息获取识别结果，与设置的唤醒词进行比对， 基于此判断是否唤醒机器人,机器人被唤醒以后，将设备从休眠状态激活至运行 状态。

进一步的，在线状态下包括以下步骤：

A1：语音唤醒模块利用PocketSphinx语音识别系统进行本地处理：首先 在代码中，添加需要的ROS接口，并在代码中添加订阅唤醒语音识别的信号， 从而实现语音唤醒功能；