[發明專利]基于情感-時空信息的機器人服務自主認知方法及機器人

有效

• 申請號: 201810246029.6
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108510049B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 路飛;姜媛;田國會;劉碩;孫曉紅
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G06N3/04;G06N3/08;G06N5/04;B25J11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了一種基于情感?時空信息的機器人服務自主認知方法和服務機器人，所述方法包括：構建情感?時空本體模型，并基于智能空間實時獲取的情感?時空信息對所述本體模型進行實時更新；為智能空間中的用戶的情感?時空信息匹配服務，構建基于情感的服務任務推理規則庫；將所述服務任務推理規則庫作為訓練樣本，訓練BP神經網絡構建推理機；根據實時更新的本體模型獲取當前的情感?時空信息，采用所述推理機推理機器人要執行的服務。本發明能夠有效提高家庭服務機器人的智能化和擬人化程度，增強了用戶的服務體驗。

技術領域

本發明屬于智能空間機器人自主服務領域，尤其涉及一種基于情感-時空信息的機器人服務自主認知方法及服務機器人。

背景技術

隨著人工智能技術日益成熟，家庭服務機器人技術也取得了不容小覷的成就。仿生類人機器人“Atlas”能完成像人類一樣行走、上下臺階、攀爬梯子等一系列動作。機器人不僅在行為上表現的像人類，它們也同人類一樣具有視覺、聽覺等感知系統，人工智能的發展使得機器人熱潮經久不衰。隨著家庭服務機器人在普通家庭的普及，其便利化的操作需求也日益加深。當機器人進入家庭環境后，其交互對象由科研人員變成了尋常百姓，他們對機器人操作知識一無所知，這意味著機器人需要更加智能化的人機交互方式。因此，機器人服務任務的自主認知變成機器人學科中的一個重要研究領域。機器人如何正確地感知服務環境和理解用戶，綜合實時信息與已有知識進行推理，進而對服務進行主動認知均成為研究的關鍵。

近年來，眾多學者在家庭服務機器人的服務認知領域進行了廣泛的研究。褚偉杰等通過情境規則建立起能夠識別老人的起居和健康狀況的情境感知系統，進而主動提供提醒服藥、休息或運動等服務。秦偉俊等利用當前用戶和環境資源設計了情景推理感知系統，基于用戶、環境等基本實體與擴展本體建立智能空間情境信息分層模型，采用規則描述語言實現智能空間的情境推理。但是縱觀這些文獻所涉及的服務認知方法，大多數僅強調智能空間中時間和空間因素，對于用戶內心的情感需求進行服務認知的研究較少，且對于不同用戶間的個體化差異不大。當計算機能夠觀察、理解和生成各種人類的情感時，才能實現真正意義上自然和諧的人機交互。由于人機交互的首要服務對象是“人”，因此需要在服務認知過程中考慮人的情感因素，作為提升機器人服務質量和用戶體驗的重要措施。有大量研究人員考慮到情感的重要性對服務認知和優化做出了貢獻。Lim Y M以一種低成本、非侵入式的方法，感知用戶在使用E-learning遠程教育系統時情感狀態，以此提升用戶的遠程教育體驗。設計的ITS智能教學系統，針對于學習者在回答問題時的緊張程度和用戶行為，評估學習者的表現，從而對在線學習進行個性化且適當的調整。Tivatansakul S等開發了一個基于WEB界面可識別情感的保健系統，融合ECG生理信號和面部表情共同識別用戶的情感狀態，之后結合增強現實技術緩解負面情感或加強正向情感。張騰宇等提出一種基于用戶情緒及意圖識別的機器人人機交互方法，利用生物信息和面部表情識別用戶的情緒，利用壓力、溫度等物理傳感器識別用戶意圖，根據情緒和意圖智能控制機器人執行完成肢體動作和語音交互，滿足用戶對情感陪護功能的需求。Nasoz F等結合情感計算與家居遠程醫療系統，考慮了負向情緒對人免疫系統的影響，通過人機交互獲取病人的實時情感，對其進行評估并采集適當行動，減少病人的負向情緒，從而提高病人的生理健康指數。韓晶等在識別出用戶的情感后，將其作為外界情感刺激結合機器人的個性因素，構建了機器人的認知情感交互模型，在人機交互過程中機器人可以通過肢體動作對不同強度下悲傷情緒進行不同程度的反饋。

雖然智能空間本體技術的引入為服務機器人認知領域開辟了嶄新的途徑，但由于目前對智能空間中用戶情感因素的考慮不足，在很大程度上制約了服務機器人似人化與智能化的發展。

發明內容