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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 具備情感語(yǔ)音交互功能的智能家庭服務(wù)機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品將語(yǔ)音情感識(shí)別技術(shù)和情感語(yǔ)音合成技術(shù)應(yīng)用于智能家庭服務(wù)機(jī)器人中，使機(jī)器人能夠自動(dòng)識(shí)別人的語(yǔ)音信號(hào)中的情感信息，并合成表情達(dá)意的語(yǔ)音。這樣，機(jī)器人就具備了類似于人類的情感感知及識(shí)別能力，必將減少甚至消除人類與計(jì)算機(jī)之間的隔閡，實(shí)現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機(jī)交互。
- 詳細(xì)介紹：
- 智能家庭服務(wù)機(jī)器人是現(xiàn)在機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)重要方向和專題，同時(shí)也是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。而且隨著智能家居的大力發(fā)展，人們對(duì)智能設(shè)備也有了更多的要求。在日常生活和工作中，人們迫切地希望能夠用一種自然的、類似人與人之間交互的方式同機(jī)器人進(jìn)行交流。因此情感語(yǔ)音交互功能對(duì)于家庭服務(wù)機(jī)器人來(lái)說(shuō)具有特別重要的意義。 本作品將語(yǔ)音情感識(shí)別技術(shù)和情感語(yǔ)音合成技術(shù)應(yīng)用于智能家庭服務(wù)機(jī)器人中，使機(jī)器人能夠自動(dòng)識(shí)別人的語(yǔ)音信號(hào)中的情感信息，并合成表情達(dá)意的語(yǔ)音。這樣，機(jī)器人就具備了類似于人類的情感感知及識(shí)別能力，必將減少甚至消除人類與計(jì)算機(jī)之間的隔閡，實(shí)現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機(jī)交互。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1 研發(fā)目的 本作品旨在將語(yǔ)音情感識(shí)別技術(shù)和情感語(yǔ)音合成技術(shù)應(yīng)用于智能家庭服務(wù)機(jī)器人中，使機(jī)器人能夠自動(dòng)識(shí)別人的語(yǔ)音信號(hào)中的情感信息，并合成表情達(dá)意的語(yǔ)音。這樣，機(jī)器人就具備了類似于人類的情感感知及識(shí)別能力，必將減少甚至消除人類與計(jì)算機(jī)之間的隔閡，實(shí)現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機(jī)交互。 2 基本思路 (1)機(jī)器人平臺(tái) 本項(xiàng)目研發(fā)平臺(tái)采用上海英吉斯公司提供給我院的家庭服務(wù)機(jī)器人。 (2)情感語(yǔ)音語(yǔ)料庫(kù)的構(gòu)建 (3)語(yǔ)音特征的提取 (4)基于條件隨機(jī)場(chǎng)模型的半監(jiān)督學(xué)習(xí)方法的構(gòu)建 (5)基于PSOLA算法的情感語(yǔ)音合成。 3 技術(shù)關(guān)鍵 本發(fā)明主要解決在家庭服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)實(shí)現(xiàn)情感語(yǔ)音交互，主要研究技術(shù)包括：(1)語(yǔ)音信號(hào)的情感自動(dòng)識(shí)別；(2)語(yǔ)音識(shí)別與情感語(yǔ)音合成技術(shù)。其中語(yǔ)音識(shí)別采用成熟的隱馬爾可夫模型。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)包括基于條件隨機(jī)場(chǎng)模型實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)中情感的識(shí)別，以及用PSOLA算法合成情感語(yǔ)音。 4 創(chuàng)新點(diǎn) (1)建立基于條件隨機(jī)場(chǎng)模型的語(yǔ)音情感識(shí)別算法。 (2)將情感語(yǔ)音合成技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)。 (3)在家庭服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)情感語(yǔ)音的交互。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- (1)研發(fā)平臺(tái)先進(jìn) 上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事智能機(jī)器人、先進(jìn)制造教育裝備設(shè)計(jì)、研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。該公司具有很強(qiáng)的研發(fā)能力，研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一款智能服務(wù)機(jī)器人?；诖耍景l(fā)明的研發(fā)平臺(tái)選擇了該公司提供給我院的智能家庭服務(wù)機(jī)器人。 (2)所用技術(shù)先進(jìn) 目前，國(guó)內(nèi)外雖有類似的機(jī)器人系統(tǒng)出現(xiàn)，但本發(fā)明與同類產(chǎn)品相比在所用技術(shù)上具有其先進(jìn)性。 條件隨機(jī)場(chǎng)模型（Conditional Random Fields, CRFs）是最近提出的一種條件概率模型，很好地解決了HMM和MEMM模型存在的問(wèn)題，它并不在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行歸一化，而是所有特征進(jìn)行全局歸一化，因此可以求得全局的最優(yōu)值。因此在本項(xiàng)目中，基于語(yǔ)音信號(hào)的情感分類器，采用CRFs來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練。 其次，本發(fā)明將情感語(yǔ)音合成技術(shù)應(yīng)用到智能家庭服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)，使得合成的語(yǔ)音能夠表情達(dá)意，那么語(yǔ)音合成的質(zhì)量必將大大提高。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月20至22日，在安徽合肥中國(guó)科技大學(xué)舉辦的“2011中國(guó)首屆服務(wù)機(jī)器人大賽”上，在服務(wù)機(jī)器人實(shí)體比賽四個(gè)項(xiàng)目中，獲得特定人識(shí)別項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，非限定項(xiàng)目二等獎(jiǎng)，自定位與導(dǎo)航項(xiàng)目二等獎(jiǎng)和快速跟隨項(xiàng)目?jī)?yōu)秀獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片和視頻錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本系統(tǒng)能夠使機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別人的情感并能與人進(jìn)行友好的語(yǔ)音交互。它以語(yǔ)音信號(hào)作為輸入，經(jīng)系統(tǒng)處理和識(shí)別后，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的動(dòng)作代碼控制機(jī)器人，使其執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；同時(shí)機(jī)器人可以生成情感語(yǔ)音進(jìn)行反饋。 本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于家教服務(wù)、遠(yuǎn)程教學(xué)等。若用于遠(yuǎn)程教學(xué)和嬰兒教育，能夠及時(shí)識(shí)別學(xué)生的情緒并做出適當(dāng)?shù)奶幚?，從而提高教學(xué)質(zhì)量。因此，該系統(tǒng)投入市場(chǎng)，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。 預(yù)期研究成果可以用于各種機(jī)器人平臺(tái)，將推動(dòng)情感識(shí)別技術(shù)的迅速發(fā)展，為其提供必要的理論基礎(chǔ)，積累相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。而且可以提高服務(wù)機(jī)器人的綜合智能水平，從整體上促進(jìn)智能服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)與日本、美國(guó)等國(guó)家相比起步較晚。1995年清華大學(xué)開(kāi)發(fā)了一個(gè)七自由度移動(dòng)式護(hù)理機(jī)器人，以高位截癱人員作為護(hù)理對(duì)象，目標(biāo)是在無(wú)人看護(hù)的情況下替患者完成取藥、送水、翻書(shū)等工作。近年來(lái)，在國(guó)家863計(jì)劃的支持下，我國(guó)在服務(wù)機(jī)器人研究和產(chǎn)品研發(fā)方面已開(kāi)展了大量工作，并取得了一定的成績(jī)，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的導(dǎo)游機(jī)器人、迎賓機(jī)器人、清掃機(jī)器人等；華南理工大學(xué)研制的機(jī)器人護(hù)理床；中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研制的智能輪椅等。在教育機(jī)器人方面，我國(guó)開(kāi)展了面對(duì)大、中小學(xué)的機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，很多企業(yè)開(kāi)發(fā)了面向教育的機(jī)器人產(chǎn)品。 雖然我國(guó)在上世紀(jì)90年代中后期就已經(jīng)開(kāi)始了服務(wù)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究，但是我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)從2005年前后才開(kāi)始初具規(guī)模。目前，我國(guó)的家用服務(wù)機(jī)器人主要有吸塵器機(jī)器人、教育、娛樂(lè)、保安機(jī)器人、智能輪椅機(jī)器人、智能穿戴機(jī)器人、智能玩具機(jī)器人，同時(shí)還有一批為服務(wù)機(jī)器人提供核心控制器、傳感器和驅(qū)動(dòng)器功能部件的企業(yè)。 服務(wù)機(jī)器人在家庭中的應(yīng)用是其發(fā)展的一個(gè)重要方向，勢(shì)必涉及到智能傳感器單元的應(yīng)用、通信協(xié)議接口、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，這也是服務(wù)機(jī)器人技術(shù)在廣義上的應(yīng)用，并有可能帶動(dòng)服務(wù)機(jī)器人在家用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。國(guó)內(nèi)，以海爾和聯(lián)想牽頭成立的網(wǎng)絡(luò)家電組織都推出了其實(shí)施應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如海爾集團(tuán)、清華同方、中國(guó)網(wǎng)通等發(fā)起組建了家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟—e家佳（ITopHome），并由海爾集團(tuán)推出了“卡薩帝”（Casarte）品牌的U-Home網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品[1]。
