[發(fā)明專利]一種基于自然語言處理的機(jī)器人導(dǎo)航方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110211946.9
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102306145A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李新德;張秀龍;戴先中
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F17/28
• 分類號: G06F17/28;G06F17/27
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于自然語言處理的機(jī)器人導(dǎo)航方法，屬于智能機(jī)器人導(dǎo)航領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)人面對一個(gè)陌生環(huán)境時(shí)，“問路”是到達(dá)目的地的一個(gè)高效的方法。通過理解指路人的語言，人會(huì)在腦海中形成一個(gè)大概的行進(jìn)路線以及路線上各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的意象，人憑借這種意象能夠順利地到達(dá)目的地。基于同樣的原理，如果當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人面對一個(gè)完全陌生的室內(nèi)環(huán)境時(shí)，人通過自然語言向其講述如何行進(jìn)，機(jī)器人在自然語言的理解與指導(dǎo)下自動(dòng)運(yùn)行到目的地，這無疑是一種高效的導(dǎo)航方法。該導(dǎo)航方法涉及到路徑的自然語言下的路徑重建描述(Natural?Language?Represention?of?Path，NLRP)“基于受限漢語的GIS路徑重建研究”(.劉瑜，高勇，林報(bào)嘉，等.遙感學(xué)報(bào)，2004，8(4)：323-330)，以及自然語言依賴的導(dǎo)航地圖。

在國外，針對英文的自然語言研究已經(jīng)達(dá)到了一定的水平，一些學(xué)者利用英文的自然語言對機(jī)器人導(dǎo)航方法展開了研究，如Yuan?Wei等人“Where?to?Go：Interpreting?Natural?Directions?Using?Global?Inference”(Yuan?Wei，Emma?Brunskill，et?al.2009?IEEE?International?Conference?on?Robotics?and?Automation.kobe：Proceedings-IEEE?International?Conference?on?Robotics?and?Automation，2009.3761-3767.)在柵格地圖的基礎(chǔ)上提出了基于自然語言的路徑提取算法，該算法通過改進(jìn)的隱馬爾科場算法在路徑提取方面取得了較好的結(jié)果。Thomas?kollar等人“Toward?understanding?natural?language?directions”(Kollar?T，Tellex?S，et?al.Human-Robot?Interaction(HRI).Boston：2010?5th?ACM/IEEE?International?Conference，2010.259-267.)在Yuan?Wei工作的基礎(chǔ)上增加了動(dòng)詞和介詞的理解，增加了系統(tǒng)對無限制自然語言的理解。

在國內(nèi)，專門針對機(jī)器人導(dǎo)航的NLRP的分析還鮮有人研究，但在地理信息系統(tǒng)領(lǐng)域，部分學(xué)者對面向漢語的NLRP分析方法進(jìn)行了研究，具有很大的借鑒價(jià)值。其中劉瑜等人對漢語路徑描述中的動(dòng)詞進(jìn)行了專門研究，并基于此提出了一種基于受限漢語的NLRP分析方法。張雪英等“面向漢語的自然語言路徑描述方法.”(張雪英，閭國年，宦建.地球信息科學(xué)，2008，10(6)：757-762)對常用漢語的句法模式進(jìn)行了研究，并提出了相關(guān)的算法。

在依賴的導(dǎo)航地圖上，Yuan?Wei與Thomas等人使用了柵格地圖，這種地圖能夠輔助機(jī)器人對自然語言進(jìn)行理解，但是獲得這種地圖，需要機(jī)器人事先在環(huán)境中行走，在環(huán)境有預(yù)先精確的描述。即使采用其它傳統(tǒng)地圖，也都是建立在對環(huán)境充分感知的基礎(chǔ)上，對陌生、動(dòng)態(tài)環(huán)境的處理效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了一種基于自然語言處理的機(jī)器人導(dǎo)航方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

一種基于自然語言處理的機(jī)器人導(dǎo)航方法，包括如下步驟：

步驟1，根據(jù)漢語路徑描述規(guī)律和詞典對自然語言表示路徑的語句單元結(jié)構(gòu)做語法分析，剔除無效路徑信息后得到有效路徑信息；

步驟2，提取有效路徑信息中的前向landmark信息、方位轉(zhuǎn)換信息和后向landmark信息；

步驟3，推導(dǎo)路標(biāo)之間的空間位置關(guān)系，具體包括如下步驟：

步驟3-1，提取各個(gè)語句單元結(jié)構(gòu)方位轉(zhuǎn)換信息中的有效方位詞；

步驟3-2，將所有有效方位詞轉(zhuǎn)換成絕對方位詞；

步驟3-3，前一個(gè)路標(biāo)保存后一個(gè)路標(biāo)相對于自身的位置和距離信息；

步驟4，將路標(biāo)的相對位置映射到以機(jī)器人當(dāng)前坐標(biāo)為零點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)系上，然后將該坐標(biāo)系通過坐標(biāo)變換映射到導(dǎo)航意象圖上；

步驟5，根據(jù)路標(biāo)在導(dǎo)航意向圖中的表示和方位詞模型，提取自然語言表示路徑中的關(guān)鍵引導(dǎo)點(diǎn)；

步驟6，根據(jù)輸入的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的實(shí)際距離和導(dǎo)航意向圖中的起始點(diǎn)像素距離，確定初始比例尺；

步驟7，按照初始比例尺計(jì)算當(dāng)前關(guān)鍵引導(dǎo)點(diǎn)與下一個(gè)關(guān)鍵引導(dǎo)點(diǎn)間的距離，確定在兩個(gè)關(guān)鍵引導(dǎo)點(diǎn)之間的運(yùn)行模式；