基本信息
- 項目名稱：
- 具備情感語音交互功能的智能家庭服務(wù)機器人
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品將語音情感識別技術(shù)和情感語音合成技術(shù)應用于智能家庭服務(wù)機器人中，使機器人能夠自動識別人的語音信號中的情感信息，并合成表情達意的語音。這樣，機器人就具備了類似于人類的情感感知及識別能力，必將減少甚至消除人類與計算機之間的隔閡，實現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機交互。
- 詳細介紹：
- 智能家庭服務(wù)機器人是現(xiàn)在機器人發(fā)展的一個重要方向和專題，同時也是現(xiàn)在國內(nèi)外研究的熱點之一。而且隨著智能家居的大力發(fā)展，人們對智能設(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器人進行交流。因此情感語音交互功能對于家庭服務(wù)機器人來說具有特別重要的意義。 本作品將語音情感識別技術(shù)和情感語音合成技術(shù)應用于智能家庭服務(wù)機器人中，使機器人能夠自動識別人的語音信號中的情感信息，并合成表情達意的語音。這樣，機器人就具備了類似于人類的情感感知及識別能力，必將減少甚至消除人類與計算機之間的隔閡，實現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機交互。
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
- 1 研發(fā)目的 本作品旨在將語音情感識別技術(shù)和情感語音合成技術(shù)應用于智能家庭服務(wù)機器人中，使機器人能夠自動識別人的語音信號中的情感信息，并合成表情達意的語音。這樣，機器人就具備了類似于人類的情感感知及識別能力，必將減少甚至消除人類與計算機之間的隔閡，實現(xiàn)真正意義上的和諧、自然的人機交互。 2 基本思路 (1)機器人平臺 本項目研發(fā)平臺采用上海英吉斯公司提供給我院的家庭服務(wù)機器人。 (2)情感語音語料庫的構(gòu)建 (3)語音特征的提取 (4)基于條件隨機場模型的半監(jiān)督學習方法的構(gòu)建 (5)基于PSOLA算法的情感語音合成。 3 技術(shù)關(guān)鍵 本發(fā)明主要解決在家庭服務(wù)機器人平臺實現(xiàn)情感語音交互，主要研究技術(shù)包括：(1)語音信號的情感自動識別；(2)語音識別與情感語音合成技術(shù)。其中語音識別采用成熟的隱馬爾可夫模型。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)包括基于條件隨機場模型實現(xiàn)語音信號中情感的識別，以及用PSOLA算法合成情感語音。 4 創(chuàng)新點 (1)建立基于條件隨機場模型的語音情感識別算法。 (2)將情感語音合成技術(shù)應用于機器人系統(tǒng)。 (3)在家庭服務(wù)機器人平臺實現(xiàn)了人機情感語音的交互。
科學性、先進性
- (1)研發(fā)平臺先進 上海英集斯自動化技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事智能機器人、先進制造教育裝備設(shè)計、研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。該公司具有很強的研發(fā)能力，研發(fā)了國內(nèi)第一款智能服務(wù)機器人。基于此，本發(fā)明的研發(fā)平臺選擇了該公司提供給我院的智能家庭服務(wù)機器人。 (2)所用技術(shù)先進 目前，國內(nèi)外雖有類似的機器人系統(tǒng)出現(xiàn)，但本發(fā)明與同類產(chǎn)品相比在所用技術(shù)上具有其先進性。 條件隨機場模型（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模型存在的問題，它并不在每一個節(jié)點進行歸一化，而是所有特征進行全局歸一化，因此可以求得全局的最優(yōu)值。因此在本項目中，基于語音信號的情感分類器，采用CRFs來進行訓練。 其次，本發(fā)明將情感語音合成技術(shù)應用到智能家庭服務(wù)機器人平臺，使得合成的語音能夠表情達意，那么語音合成的質(zhì)量必將大大提高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月20至22日，在安徽合肥中國科技大學舉辦的“2011中國首屆服務(wù)機器人大賽”上，在服務(wù)機器人實體比賽四個項目中，獲得特定人識別項目一等獎，非限定項目二等獎，自定位與導航項目二等獎和快速跟隨項目優(yōu)秀獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
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
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本系統(tǒng)能夠使機器人自動識別人的情感并能與人進行友好的語音交互。它以語音信號作為輸入，經(jīng)系統(tǒng)處理和識別后，轉(zhuǎn)換成相應的動作代碼控制機器人，使其執(zhí)行相應的動作；同時機器人可以生成情感語音進行反饋。 本發(fā)明可廣泛應用于家教服務(wù)、遠程教學等。若用于遠程教學和嬰兒教育，能夠及時識別學生的情緒并做出適當?shù)奶幚恚瑥亩岣呓虒W質(zhì)量。因此，該系統(tǒng)投入市場，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。 預期研究成果可以用于各種機器人平臺，將推動情感識別技術(shù)的迅速發(fā)展，為其提供必要的理論基礎(chǔ)，積累相應的關(guān)鍵技術(shù)。而且可以提高服務(wù)機器人的綜合智能水平，從整體上促進智能服務(wù)機器人系統(tǒng)的發(fā)展。
同類課題研究水平概述
- 我國在服務(wù)機器人領(lǐng)域的研發(fā)與日本、美國等國家相比起步較晚。1995年清華大學開發(fā)了一個七自由度移動式護理機器人，以高位截癱人員作為護理對象，目標是在無人看護的情況下替患者完成取藥、送水、翻書等工作。近年來，在國家863計劃的支持下，我國在服務(wù)機器人研究和產(chǎn)品研發(fā)方面已開展了大量工作，并取得了一定的成績，如哈爾濱工業(yè)大學研制的導游機器人、迎賓機器人、清掃機器人等；華南理工大學研制的機器人護理床；中國科學院自動化研究所研制的智能輪椅等。在教育機器人方面，我國開展了面對大、中小學的機器人競賽活動，很多企業(yè)開發(fā)了面向教育的機器人產(chǎn)品。 雖然我國在上世紀90年代中后期就已經(jīng)開始了服務(wù)機器人相關(guān)技術(shù)的研究，但是我國服務(wù)機器人市場從2005年前后才開始初具規(guī)模。目前，我國的家用服務(wù)機器人主要有吸塵器機器人、教育、娛樂、保安機器人、智能輪椅機器人、智能穿戴機器人、智能玩具機器人，同時還有一批為服務(wù)機器人提供核心控制器、傳感器和驅(qū)動器功能部件的企業(yè)。 服務(wù)機器人在家庭中的應用是其發(fā)展的一個重要方向，勢必涉及到智能傳感器單元的應用、通信協(xié)議接口、無線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，這也是服務(wù)機器人技術(shù)在廣義上的應用，并有可能帶動服務(wù)機器人在家用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)應用。國內(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施應用的標準和規(guī)范，如海爾集團、清華同方、中國網(wǎng)通等發(fā)起組建了家庭網(wǎng)絡(luò)標準產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟—e家佳（ITopHome），并由海爾集團推出了“卡薩帝”（Casarte）品牌的U-Home網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品[1]。
