[發(fā)明專利]一種面向老年陪護機器人的智能糾錯方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010978616.1
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112101236A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 馮志全;張鑫;楊曉暉;徐濤;田京蘭;范雪;郭慶北
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 朱曉熹

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，創(chuàng)新提出了一種面向老年陪護機器人的智能糾錯方法，在錯誤手勢庫的基礎上，探究了基于機器人認知層手勢識別錯誤的原因，利用皮爾遜算法計算出能夠得到相同結果的不同輸入手勢間特征數(shù)組中差距最大的特征矩陣層號，并基于此利用博弈規(guī)則建立糾錯算法，實現(xiàn)了基于認知層的糾錯，提高了機器人對誤識手勢的識別率，本發(fā)明還提出了一種面向老年陪護機器人的智能糾錯系統(tǒng)，有效解決機器人識別過程中由于老年人各項能力的弱化、手勢表達不標準等問題造成的識別率不高的問題，有效的提高了機器人的手勢識別的可靠性，提高了老年人陪護體驗。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人智能糾錯領域，尤其是涉及一種面向老年陪護機器人的智能糾錯方法及系統(tǒng)。

背景技術

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，截至2019年末，我國60周歲及以上老年人口已超過2.49億，占總人口的17.9％。隨著老齡化和少子化情況的日益加重，越來越多的老人處于“巢”或獨居狀態(tài)。據(jù)相關資料了解到，一方面隨著年齡的不斷增長，老年人的各個器官都在老化，各項身體機能開始下降。肌肉逐漸萎縮，常常會感覺累；骨骼壓縮，沒有彈性，骨質脆弱；運動能力下降，表現(xiàn)為活動能力、動手能力下降，身體力量變小，平衡能力變?nèi)酰掷m(xù)耐力時間變短，活動范圍變小；神經(jīng)系統(tǒng)老化，對于事物的反應時間變長，對于刺激的敏感程度變?nèi)酢ＤX細胞萎縮，思考能力下降，語言表達能力衰退；感知能力變?nèi)酰曈X方面，視力下降，看不清東西，聽覺系統(tǒng)衰退，表現(xiàn)為對聲音的分辨、判斷能力下降，觸覺感知能力變?nèi)酰涣硪环矫嬖谏硭ネ说幕A上，老年人的心理功能也會下降。腦組織的衰退導致老年人的記憶能力下降，很容易忘記以前甚至剛剛發(fā)生的事；對新事物的學習能力下降，面對新的概念，事物等需要經(jīng)過很長時間、大量重復后才能熟悉并掌握，對于新事物的接受度變?nèi)酰挥捎谏砀鞣矫娓兄δ艿牟粩嗨ネ耍夏耆说那榫w也會發(fā)生變化，變得焦慮、沮喪，由于退休后以及身體生理的不允許，老年人會長期脫離社會活動，與外界的交流變得越來越少，老人會逐漸形成孤單壓抑等消極情緒。生理的衰退會造成心理的變化，心理產(chǎn)生的消極情緒又會反作用于生理，如此循壞，加快衰退速度。手勢交互對于來年來說是比較符合的，不需要花大量時間記憶，因為用到的都是日常生活中的手勢，同時動手也是一種運動，現(xiàn)在已經(jīng)有很多為老年人專門設計的手指操。

隨著近些年來人機交互的智能化發(fā)展，以及深度學習網(wǎng)絡的進一步應用，讓人機交互不再那么冰冷。市面上也出現(xiàn)了些許的老年陪護機器人，很容易發(fā)現(xiàn)，這些機器人大部分是與老年人進行聊天，或者做出一些生活中的提醒，這很難滿足老年人的需求。老年人與機器人交流的方式不可能是通過鼠標鍵盤等工具，老年人也不會使用這些科技產(chǎn)品。手勢交互是首當其沖的，手勢交互在面對機器人時也更具自然性，模式識別雖然近些年來有了很大的進步，但在自然的交互環(huán)境中仍然會出現(xiàn)錯誤。

基于數(shù)據(jù)手套的手勢識別雖然不受自然環(huán)境因素的影響，識別率也較高，但每天都讓老年人穿戴這些設備難免是讓人不能接受的。所以只能通過攝像頭進行圖像捕獲再識別，通過有監(jiān)督地學習進行模型訓練，訓練庫中的數(shù)據(jù)大多有著類間距離大，類內(nèi)距離小的特點，然而在日常生活中的人機交互是隨意性的，角度隨意，手勢表示隨意，這就帶來了很多問題--老年人做出的不規(guī)范的手勢不能被機器人正確的識別，老年陪護機器人難以提供精確的服務，所以老年人陪護體驗較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，創(chuàng)新提出了一種面向老年陪護機器人的智能糾錯方法及系統(tǒng)，有效解決機器人識別過程中由于老年人各項能力的弱化、手勢表達不標準等問題造成的識別率不高的問題，有效的提高了機器人的手勢識別的可靠性，提高了老年人陪護體驗。

本發(fā)明第一方面提供了一種面向老年陪護機器人的智能糾錯方法，包括：

將第一輸出手勢對應的N個輸入手勢中每個輸入手勢在卷積層的第五層的特征數(shù)組轉換為特征矩陣層，其中，N為正整數(shù)；

第一輸出手勢對應的任意兩個輸入手勢計算對應的特征矩陣層的相似度，獲取對應的兩個輸入手勢之間差異最大的特征矩陣層號；