[發(fā)明專利]一種交互效果良好的機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810726815.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN108858219A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋德遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 梧州井兒鋪貿(mào)易有限公司
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，包括感知子系統(tǒng)、語音交互子系統(tǒng)、情感交互子系統(tǒng)、控制執(zhí)行子系統(tǒng)，所述感知子系統(tǒng)用于獲取外部環(huán)境信息，所述感知子系統(tǒng)包括麥克風(fēng)、高清攝像頭和激光雷達(dá)，所述麥克風(fēng)用于獲取用戶的語音信息，所述高清攝攝像頭用于獲取用戶的人臉信息，所述激光雷達(dá)用于獲取障礙物信息，所述語音交互子系統(tǒng)用于根據(jù)語音信息同用戶進(jìn)行語音交互，所述情感交互子系統(tǒng)用于根據(jù)人臉信息同用戶進(jìn)行情感交互，所述控制執(zhí)行子系統(tǒng)用于根據(jù)障礙物信息控制機(jī)器人移動(dòng)，對(duì)障礙物進(jìn)行躲避。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，所述語音交互子系統(tǒng)包括語音識(shí)別模塊、語音合成模塊和揚(yáng)聲器，所述語音識(shí)別模塊用于提取用戶的語音信息，并將其轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的二進(jìn)制機(jī)器語言，所述語音合成模塊用于將字符信息轉(zhuǎn)化為語音信息，所述揚(yáng)聲器用于播放轉(zhuǎn)化的語音信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，所述情感交互子系統(tǒng)包括第一建模模塊、第二建模模塊、機(jī)器視覺模塊和情感交互模塊，所述第一建模模塊用于建立情感空間模型，所述第二建模模塊根據(jù)情感空間模型確定情感能量，所述機(jī)器視覺模塊用于根據(jù)人臉信息獲取用戶情感，所述情感交互模塊用于機(jī)器人根據(jù)用戶情感做出相應(yīng)的情感變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，所述第一建模模塊用于建立情感空間模型，具體為：

建立二維情感空間模型，二維情感空間的維度分別為快樂度和激活度，所述快樂度用于表示情感的快樂程度，所述激活度用于表示情感的激活程度；

將機(jī)器人的情感狀態(tài)集合表示為：S＝{s₁，s₂，…，s_n}，式中，s_i表示機(jī)器人的第i種情感狀態(tài)，i＝1，2，…，n，n表示機(jī)器人的情感狀態(tài)的數(shù)量，將機(jī)器人情感狀態(tài)在二維情感空間中以點(diǎn)的形式進(jìn)行描述：(a_i，b_i)，其中，a_i表示機(jī)器人第i種情感狀態(tài)的快樂度，b_i表示機(jī)器人第i種情感狀態(tài)的激活度；

將用戶的情感狀態(tài)集合表示為：R＝{r₁，r₂，…，r_m}，式中，r_j表示用戶的第i種情感狀態(tài)，j＝1，2，…，m，m表示用戶的情感狀態(tài)的數(shù)量，將用戶情感狀態(tài)在二維情感空間中以點(diǎn)的形式進(jìn)行描述：(a_j，b_j)，其中，a_j表示用戶第j種情感狀態(tài)的快樂度，b_i表示用戶第j種情感狀態(tài)的激活度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，所述第二建模模塊根據(jù)情感空間模型確定情感能量，具體為：

將各種心理活動(dòng)源動(dòng)力定義為心理能量，用E表示：

E＝E₁+E₂

式中，E₁表示在適當(dāng)?shù)臈l件下自發(fā)產(chǎn)生的自由心理能量，E₁＝δ₁E，E₂表示在外界刺激作用下產(chǎn)生的受約束的心理能量，E₂＝δ₂E，其中，δ₁表示心理喚醒度，δ₂表示心理抑制度，δ₁、δ₂∈[0，1]，δ₁+δ₂＝1；

根據(jù)情感空間模型確定情感的心理能量：

E＝log₂(y+1)×D(a+b)

式中，D表示情感強(qiáng)度，y表示情感系數(shù)，a、b分別表示情感狀態(tài)的快樂度、激活度；

采用下式確定情感能量：

E_q＝E₁+μE₂＝(1-δ₂+μδ₂)×log₂(y+1)×D(a+b)

式中，E_q表示情感能量，μ表示心理的情感激發(fā)參數(shù)，μ∈[0，1]。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的交互效果良好的機(jī)器人，其特征在于，所述情感交互模塊用于機(jī)器人根據(jù)用戶情感做出相應(yīng)的情感變化，具體為：

當(dāng)機(jī)器人的當(dāng)前情感狀態(tài)與用戶情感狀態(tài)相同，則機(jī)器人的情感狀態(tài)不發(fā)生變化，但機(jī)器人的情感能量會(huì)翻倍；

當(dāng)機(jī)器人的當(dāng)前情感狀態(tài)與用戶情感狀態(tài)不同，則機(jī)器人下一情感狀態(tài)將會(huì)改變，下一情感狀態(tài)不僅與當(dāng)前機(jī)器人的情感狀態(tài)有關(guān)，還與用戶情感狀態(tài)息息相關(guān)，設(shè)機(jī)器人當(dāng)前情感狀態(tài)為s_i(a_i，b_i)，i＝{1，2，…，n}，用戶情感狀態(tài)為r_j(a_j，b_j)，j＝{1，2，…，m}，機(jī)器人下一時(shí)刻任一可能情感狀態(tài)為s_k(a_k，b_k)，k＝{1，2，…，n}，i≠j≠k；

計(jì)算從當(dāng)前情感狀態(tài)向用戶情感狀態(tài)轉(zhuǎn)移的特征向量為X₁：X₁＝(a_j-a_i，b_j-b_i)，從當(dāng)前情感狀態(tài)向任一可能情感狀態(tài)轉(zhuǎn)移的特征向量為X₂：X₂＝(a_k-a_i，b_k-b_i)，從用戶情感狀態(tài)向任一可能情感狀態(tài)轉(zhuǎn)移的特征向量為X₂：X₂＝(a_k-a_j，b_k-b_j)，采用下式確定情感轉(zhuǎn)移函數(shù)Z：

最小化情感轉(zhuǎn)移函數(shù)，得到情感轉(zhuǎn)移函數(shù)取最小值時(shí)的情感狀態(tài)s_z(a_z，b_z)，z∈k，將該情感狀態(tài)作為機(jī)器人下一時(shí)刻狀態(tài)。