[發明專利]一種家庭監護機器人的工作方法

在審

• 申請號: 202010920779.4
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112034853A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張雯曉;溫可
• 申請（專利權）人: 南京凌華微電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/12;G10L15/10;G10L15/22
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 龔擁軍

1.一種家庭監護機器人的工作方法，其特征在于，按以下步驟進行工作：

S1、語音識別；

S1.1、將M幀數據的參考矢量模板R與N幀數據的待測矢量模板T，分別在垂直方向上展開構成一個二維坐標系，將參考模板R的各幀數據按照m＝1,2,…,M在縱坐標上展開，將待測模板T的各幀數據按照n＝1,2,…,N在橫坐標上展開，通過各個幀號的橫縱坐標畫線構成網格，其中每一個交叉點(n,m)都對應測試模板中某一幀數據與待測模板中數據的交匯；

S1.2、設計好系統的約束條件，即路徑搜索規則；

S1.3、在保證語音信號連貫性的基礎上，對語音信號的特征匹配都是從第一幀(1,1)出發到點(M,N)點結束，若當前交匯點坐標是(i_n,i_m)，可達到的前一個格點只可能是(i_n-1,i_m)、(i_n-1,i_m-1)和(i_n-1,i_m-2)，如公式(2)所示，

在匹配期間通過約束路徑的斜率求取兩組特征矢量的匹配距離最小值；

S1.4、在滿足約束條件的匹配路徑上各個交匯點距離累加后得到匹配距離，在完成整個路徑規劃后，所獲得的累加距離即為信號整體失真度，通過公式(3)計算；

D(i_n,i_m)＝d(T(i_n),R(i_m))+min{D(i_n-1,i_m),D(i_n-1,i_m-1),D(i_n-1,i_m-2)} (3)

其中，d(T(i_n),R(i_m))表示T中第i_n幀特征與R中i_m幀特征之間的距離；這樣，從(1,1)點出發(令D(1,1)＝0)搜索，反復遞推，直到(N,M)就可以得到最優路徑，而且D(N,M)就是最佳匹配路徑所對應的匹配距離；

S1.5、在進行語音識別時，將語音信號與所有參考模板進行匹配，得到的最小匹配距離D_min(N,M)所對應語音即為識別結果；

S2、根據步驟S1.5中識別結果所表示的指令，控制機器人前往目標位置；

S2.1、對室內環境建立環境柵格地圖，機器人進行環境建模的過程中，行駛路徑為S形，當障礙物距離d＜50cm時，根據機器人位姿向障礙物相反方向行駛，直至d＞50cm；

S2.2、根據建立的柵格地圖進行全局路徑規劃，使用蟻群算法規劃一條從出發點到目的地的最優路徑；

S2.3、對于機器人移動路徑中的障礙物或者在距離機器人d_min范圍內的障礙物，使用“模擬力合成”方法對障礙物進行避障；

S2.4、根據算法仿真得出的從當前位置到目標點的規劃路徑。

2.根據權利要求1所述的一種家庭監護機器人的工作方法，其特征在于，步驟S1在實際設計中可以刪除靠近兩個坐標軸的區域，當匹配路徑向兩個坐標軸之間的某一側靠近時，說明兩組特征矢量的長度差異十分明顯，也就意味著說話人的語速變化極其劇烈；而相對特定人而言，語速一般不會出現太大的波動，會有一個較為穩定的范圍，因此靠近坐標軸的區域可以認定為無效匹配區域并予以刪除。

3.根據權利要求1所述的一種家庭監護機器人的工作方法，其特征在于，步驟S1中算法設計的斜率約束為范圍為[1/2,2]，匹配時起點包括一個固定起點(1,1)和兩個松弛起點：(1,2)、(2,1)，終點處同樣分為一個固定終點(N,M)兩個松弛終點(N-1,M)、(M-1,N)。