題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 基于情感計算的航站樓服務(wù)機器人交互系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 針對現(xiàn)有服務(wù)機器人的服務(wù)效果生硬且人性化效果不佳的問題，研究基于人工情感的機器人服務(wù)功能及實用系統(tǒng)。通過設(shè)計機場航站樓服務(wù)機器人交互系統(tǒng)，著重提升機器人在人機交互中的具有情感的表現(xiàn)，使其服務(wù)更加人性化，從而改善旅客候機環(huán)境、提高民航機場服務(wù)質(zhì)量。
- 詳細(xì)介紹：
- 基于情感計算的航站樓服務(wù)機器人人機交互平臺的設(shè)計主要分為以下四個部分： （1）建立融入態(tài)度的人工情感層次計算模型。針對航站樓服務(wù)機器人的服務(wù)智能，設(shè)計一種融入態(tài)度的情感層次模型，把機器人的情感分為態(tài)度，心情，情緒三個層次.情緒層采用OCC模型對外界信息進行認(rèn)知評價，映射到PAD情緒空間，構(gòu)建情緒刺激向量；心情層基于“心情基線”，隨情緒和態(tài)度的影響不斷波動；態(tài)度層由機器人對交互對象的熟悉度和喜好度決定，機器人在每次交流過程中通過評價交互效果進行學(xué)習(xí)并更新對交互對象的態(tài)度.態(tài)度層是層次模型的核心層，它的引入使機器人的情感表達和行為決策根據(jù)不同的交互對象而表現(xiàn)出不同的形式.另外，本模型考慮了機器人的個性因素，不同個性的機器人對相同的外界情緒刺激或相同的交互對象呈現(xiàn)出不同的情感表現(xiàn)。 （2）融入情感的人機交互內(nèi)容設(shè)計航站樓服務(wù)機器人工作在航站樓內(nèi)，主要目的為滿足旅客的出行需求，針對機場環(huán)境特點及分析旅客出行習(xí)慣和機場的業(yè)務(wù)流程為航站樓服務(wù)機器人設(shè)計功能。包括乘客引導(dǎo)、自助值機、娛樂交互和信息查詢。 （3）情感模型輸入輸出模塊設(shè)計輸入輸出模塊包括以下五個部分：人臉識別、語音識別、行人跟蹤、語音合成、機器人運動控制。 （4）機器人虛擬形象實現(xiàn)，根據(jù)情感模型的心情輸出結(jié)合表情合成方法，實現(xiàn)機器人情感表達。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 基本思路： 第一步：針對航站樓服務(wù)對機器人的特殊要求，研究融入態(tài)度的層次計算情感模型建模方法； 第二步：把融入態(tài)度的層次情感計算模型融合進航站樓服務(wù)機器人的信息查詢，娛樂交互等基本服務(wù)功能之中； 第三步：為機器人設(shè)計合適的情感表達方法，包括屏幕輸出，語音輸出，動作輸出等方式。 創(chuàng)新點： （1）提出了適用于航站樓服務(wù)機器人的融入態(tài)度的層次情感計算模型及情感識別與情感表達方法，使機器人具有情感，融入情感的航站樓服務(wù)機器人在為人們服務(wù)時具有更高的擬人化程度。 （2）集成了人臉檢測，語音識別，語音合成，行人跟蹤，信息融合等前沿技術(shù)。 （3）融合虛擬人技術(shù)，為機器人設(shè)計虛擬形象。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）適用于航站樓服務(wù)機器人的層次情感計算模型的建立。 （2）把服務(wù)內(nèi)容融入層次情感計算模型當(dāng)中。（3）情感模型輸入模塊和輸出模塊的設(shè)計，包括人臉識別、語音識別、語音合成、行人跟蹤、機器人運動控制等算法設(shè)計及編程實現(xiàn)。 （4）虛擬形象的實現(xiàn)。 技術(shù)指標(biāo)： （1）機器人能夠根據(jù)任務(wù)完成情況以及當(dāng)前心情表現(xiàn)基本情緒。 （2）機器人通過情感模型與人交互的反應(yīng)時間小于100ms。 （3）針對不同環(huán)境刺激，機器人做出正確行為表現(xiàn)概率達到95%以上。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性： （1）符合人-人交互的規(guī)律 航站樓服務(wù)機器人將在滿足航站樓服務(wù)的前提下根據(jù)不同的人，不同的環(huán)境刺激更新自身的情感，做出不同的反應(yīng)。此種設(shè)計符合人-人交互的規(guī)律。 （2）滿足人性化服務(wù)和和諧交互的需求 融入情感的服務(wù)是達到人性化服務(wù)的必要途徑。而為了使機器人擺脫傳統(tǒng)機器人生硬、機械的服務(wù)方式，進行情感建模是必要的。 先進性： （1）融入層次情感計算模型 目前傳統(tǒng)服務(wù)機器人的服務(wù)方式主要包括：信息查詢、人機互動游戲等。而本設(shè)計基于情感計算的最新研究成果，旨在使機器人擁有類人的情感，進而融合各種服務(wù)功能，包括乘客引導(dǎo)、自助值機、信息查詢、娛樂交互等。 （2）結(jié)合虛擬人技術(shù) 虛擬形象將扮演交流對象的角色，表現(xiàn)出不同的情感，使人們真切的感覺到不是與一臺冷冰冰的機器進行交流 （3）實現(xiàn)乘客引導(dǎo)和自助值機 機器人可以為旅客引路，馱運行李，并且可以幫助旅客值機，以達到更加人性化的服務(wù)效果。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年第十二屆天津市挑戰(zhàn)杯決賽特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 系統(tǒng)優(yōu)勢： 情感計算的引入將使航站樓服務(wù)機器人的人機交互系統(tǒng)所有服務(wù)信息經(jīng)情感模型處理之后展現(xiàn)給旅客，具有更高的智能化和更好的人性化服務(wù)方式。設(shè)計借鑒了情感機器人和社交機器人的設(shè)計理念，將使人機交互更加和諧。 應(yīng)用前景： 隨著機器人逐漸走入人類的生活，個人服務(wù)機器人不再是夢想，而如何開發(fā)出一個通情達理，知冷知熱的類人的機器人是智能機器人領(lǐng)域的一個重要研究方向。本作品以航站樓公共服務(wù)作為應(yīng)用背景，還可以擴展到以下方面： a、家用機器人以后的家用機器人不僅僅可以作為娛樂伙伴，更可以作為家庭網(wǎng)絡(luò)、家庭安全系統(tǒng)的接口，可以照看老人，小孩，與遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)及殘障人士照看系統(tǒng)連接。 b、保健和護理機器人將智能情感界面引入遠(yuǎn)程家庭醫(yī)療保健設(shè)備，將會改良情感狀態(tài)的評定和監(jiān)測，病人的情感水平風(fēng)險將根據(jù)個體情緒或全面總體情緒來評定并進行客觀的監(jiān)控。 c、教育教學(xué)機器人情感機器人可以作為學(xué)習(xí)伴侶，幫助兒童專注于一個學(xué)習(xí)任務(wù)，實時反應(yīng)兒童的情感狀態(tài)。
同類課題研究水平概述
- 目前，已有日本和韓國對機場服務(wù)機器人有相關(guān)報道。2009年3月，日本安川電子株式會社開發(fā)的服務(wù)機器人RoboPorter已在北九州機場開始測試，如圖5所示，其可以為旅客搬運不超過20kg的行李到任何編程的目的地，最高時速為2.16km。旅客還可以拿起機器人上的電話麥克風(fēng)與其進行語音交流，查詢機場周邊的一些信息。位于日本大阪附近的關(guān)西國際機場從2005年10月份起開始為期4年的機器人幫助旅客試驗，共有20臺不同機器人參與試驗。有的機器人不僅能幫助殘障人或不熟悉機場的人，還能幫助老人辦理海關(guān)手續(xù)；有一種機器人會朗讀旅客的機票，并帶領(lǐng)其到需要的登記臺前；還有一種機器人能起搬運工的作用，可以獨自將手提箱從汽車停車場運送到行李移交地點。參與試驗的公司準(zhǔn)備確認(rèn)機器人的安全性能，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整它們的工作。工程師們希望做到，即使是在客流高峰時間，機器人在移動中既不會與旅客相撞，也不會與其他機器人相撞。整個系統(tǒng)在2009年進入運行階段，但目前還沒有相關(guān)運行報道。 韓國機場公社2006年稱：“無所不在（Ubi Quitous）”機器人，將在金浦機場國內(nèi)航線，向旅客提供各種機場信息服務(wù)，如全國各機場的航班時間、交通工具介紹，以及便利設(shè)施的位置介紹等。即將在金浦機場服務(wù)的4臺機器人還會提供天氣、新聞、生理功能節(jié)律、人體脂肪測定等生活服務(wù)。機場公社表示，機器人能夠自行移動，利用聲音和簡單的手勢向旅客打招呼，還會擺出造型陪同旅客拍紀(jì)念照。機場公社有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，在推出此項Ubi Quitous機器人服務(wù)的同時，將會繼續(xù)開發(fā)和提供利用IT的機場服務(wù)，展現(xiàn)與“無所不在”社會相符相稱的“u－機場（u—Airport）”。 國內(nèi)關(guān)于機場服務(wù)機器人也已經(jīng)有相關(guān)報道，上海交通大學(xué)2006年4月已經(jīng)宣布開始機場服務(wù)機器人的研究，但未見現(xiàn)場測試及實際應(yīng)用的相關(guān)報道。 綜上所述，國內(nèi)外都在進行機場服務(wù)方面的機器人研究與探索，并取得了一定的進展。航站樓服務(wù)機器人已經(jīng)從理論研究逐步向?qū)嵱没较虬l(fā)展，在信息咨詢、旅客引導(dǎo)、移動監(jiān)控及候機氛圍的改善等方面發(fā)揮重要作用，但是，上述幾款已經(jīng)推出的服務(wù)機器人均未加入情感的影響，作為人工智能領(lǐng)域的最新研究方向，人工情感的引入將使服務(wù)機器人向著更高的智能化，更好的人性化的方向發(fā)展。
