[發明專利]一種服務機器人控制平臺系統及其多模式智能交互與智能行為的實現方法

無效

• 申請號: 201110149424.0
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102323817A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 楊永煥;劉路;張德興;錢俊鳳;呂小聽;徐昱琳;李昕;陳萬米
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05D1/00
• 分類號: G05D1/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種服務機器人控制平臺系統，其特征在于，包括語音控制模塊，雙目圖像采集模塊，RFID收發模塊，底輪運動模塊，避障模塊，機械臂控制模塊；

所述語音控制模塊包括語音識別模塊和語音合成模塊兩部分；語音識別模塊把語音轉換成字符串和文字，輸出為文本格式；語音合成模塊把字符串和文字合成為語音；所述的雙目圖像采集模塊，是指本系統基于雙目立體視覺系統；所述的RFID收發裝置為無源型射頻標簽，含有物品的位置、功能等信息；所述的底輪運動模塊采用雙輪差動方式，并在底部安裝有兩個色標傳感器；所述的避障模塊采用多路超聲波與多路光電傳感器，分別安裝于機器人腹部與底部裙擺處，實現不同高度的障礙物檢測；所述機械臂控制模塊的仿人機械臂為6+1自由度，通過正解與逆解算法到達運動位置，機械臂可以實現抓取、跳舞、雙臂協調等動作。

2.一種服務機器人多模式智能交互與智能行為的實現方法，應用于權利要求1所述的服務機器人控制平臺系統，其特征在于，包括以下步驟：

（1）語音交互，服務機器人通過語音控制模塊與人進行語音交互，識別及分析人向服務機器人發出的命令，并且能夠按照命令人發出的語音命令實施相應的動作；

（2）自主導航與定位，機器人融合雙目圖像采集模塊與RFID收發模塊的信息，自主導航到指定目標點，導航過程機中器人通過避障模塊實現避障功能，并能夠介紹所途經的重要物品信息；

（3）機械臂控制，通過目標物體的顏色、形狀、紋理等特征，雙目圖像采集模塊得到目標物體的三維坐標信息；經過坐標變換后得到目標物體相對于右手機械臂的坐標值；對6+1自由度機械臂求運動學逆解，得到手臂各關節的角度，按照特定的軌跡抓取目標物體；

（4）人臉檢測與識別，機器人可以檢測出視野范圍內的人臉，實現人臉跟隨功能，并對檢測出的人臉進行智能識別，包括圖片人臉和真實人臉的識別以及特定人的識別，能從多人中識別出需要服務的特定對象。

3.根據權利要求2所述的一種服務機器人多模式智能交互與智能行為的實現方法，其特征在于，所述步驟（1）中的語音交互包括語音識別模塊和語音合成模塊進行人機交互，所述語音識別模塊選擇隱馬爾科夫模型和提取梅爾倒譜系數特征參數進行訓練，并對測試語音進行識別，其具體步驟為：

1）通過麥克風獲取語音信號；

2）語音信號的預處理，主要包括分幀、加窗處理；

3）用梅爾倒譜系數提取特征；

4）用HMM模型統計計算；

5）把識別的結果用文本形式表示；

所述語音合成模塊是通過文本到語音系統實現，其具體步驟為：

1）對語音庫語音進行特征提取；

2）把這些特征經HMM聚類后生成合成語音對應的HMM序列；

3）輸入文本信息，經聚類后的HMM模型生成合成語音對應的HMM序列；

4）利用最大似然法生成語音參數；

5）把這些參數經語音合成器合成語音；

當有語音命令輸入時，機器人系統會識別出來并作出相應的動作；智能語音識別使機人可以理解語音指令，不管是單詞還是連續說的話都可以識別，在語音采集識別以后，每句話都對應相應的指令，使機器人明白自己的任務。

4.根據權利要求2所述的一種服務機器人多模式智能交互與智能行為的實現方法，其特征在于，所述步驟（2）中的自主導航與定位，主要步是機器人行走時獲取帶有絕對坐標信息和地理信息的標簽，并在空間提取物體顏色，通過顏色引導機器人前進到抓取物體的位置；主要步驟如下：

1）機器人先在空間旋轉，通過雙目圖像采集模塊獲取目標物體，若跟蹤的物體丟失，機器人就重新旋轉尋找到目標物體，此時在遠距離上可以得到大致的三維坐標信息；

2）在行走過程中遇到RFID的標簽，讀取其中的絕對位置信息更正位置和讀取當前實驗室信息；

3）若在前進過程中遇到障礙物，機器人先停下一段時間，再檢測前方是否有障礙物，若還有障礙就向左右前進避開障礙物，再去尋找目標物體；若沒有障礙物，繼續向前走；

4）在機器人獲取目標物體的距離較小時，為了在有效的范圍內實現抓取，此時減低機器人行進的速度，同時利用雙目圖像采集模塊獲取的左右坐標值經行更小的左右調整，指導適合機器人抓取的位置，當機器人到達目標一定距離后就停止前進。