[發明專利]一種基于自然語言理解的機器人控制方法

在審

• 申請號: 201810087480.8
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108447477A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 張平;杜廣龍;徐燦;金培根;何子平;陳明軒;李方
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G10L15/22
• 分類號: G10L15/22;G10L15/26;G06F17/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本發明提出了一種基于自然語言理解的機器人控制方法，包括步驟：(1)獲取語音信號并轉化為相應數字信號，而后通過動態時間規整算法將數字信號轉換為相應的文本信息；(2)建立模型，對文本信息中所包含的關鍵信息與冗余信息進行匹配，并獲取文本信息的分割結果，之后通過最大熵模型建立的分類器，對文本信息進行分類，并將分類結果中需要進一步轉換的控制指令進行轉換；(3)通過獲取的機器人控制指令，將獲得的機械臂末端執行器空間坐標反解為旋轉關節的關節變量，控制機器人進行運動。

技術領域

本發明屬于機器人運動領域，特別涉及一種基于自然語言理解的機器人控制方法。

背景技術

隨著機器人的智能性和靈活性越來越高，傳統的機器人控制方式已經逐漸的無法滿足智能機器人的需要。因此，尋找合適的機器人智能控制方式已經成為了目前的一項研究方向。通過智能控制方式，機器人只需要理解人類的意圖，通過其本身的智能性來完成剩余的控制工作。

如今，隨著計算機技術以及語音識別技術的發展，語音作為同計算機的交流方式之一，已經逐步的被人們所接受。而語音作為人與人之間的常用交流方式，相比鼠標、鍵盤，具有更強的便利性。因此，語音成為了目前被人們所研究的機器人智能控制方式之一。相比傳統的機器人控制方式，通過語音控制機器人不僅更加便捷，在工作效率上也能得到提高，十分符合人們的需要。

目前，大多數的基于語音識別的機器人控制系統只能簡單地識別一些諸如“前進”、“左轉”、“停止”等的基本指令，即使有少部分的能實現連續語音識別的機器人控制系統，也只能識別固定模式的機器人控制指令，與所期望實現的機器人的智能語音控制相差甚遠。

發明內容

本發明提出了一種基于自然語言理解的機器人控制方法。這個方法首先從用戶對機器人下達的語音指令中讀取出語音流，并將其轉換為文本信息，而后將文本信息通過意圖理解算法轉換為機器人控制指令，最后通過機器人運動學變換實現機器人的控制。

本發明一種基于自然語言理解的機器人控制方法，包括如下步驟：

S1、獲取及分析語音信號；

S2、用戶意圖理解；

S3、控制機器人運動。

進一步地，所述步驟S1包括以下步驟：

操作者通過麥克風發出一系列連續的語音指令，麥克風獲取語音信號將其化為語音流，計算機接收語音流，并將其轉換為計算機可處理的數字信號。語音信號數字化之后可以反映為一副波形圖，直觀的表示其數字特征，首先通過預濾波、采樣、A/D轉換、分幀、數據加窗、高頻提升等步驟進行語音信號的預處理，由于得到的語音信號和參考模板長度不一，需要對處理好的語音信號進行規整，本發明采用了動態時間規整算法。

假設有兩個時間序列Q和C，他們的長度分別是n和m：

Q＝q₁,q₂,....,q_i,q_n

C＝c₁,c₂,....,c_j,c_m

為了對齊這兩個序列，需要構造一個n x m的矩陣網格，矩陣元素(i,j)表示q_i和c_j兩個點的距離d(q_i,c_j)。這里采用歐式距離：

d(q_i,c_j)＝(q_i-c_j)²

定義路徑：W＝w₁,w₂,....,w_n表示兩個序列的最短路徑，因此有：