[发明专利]基于机器人的交互式学习系统及其交互方法

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其是指一种基于机器人的交互方法及系统。

背景技术

人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。而在传统的人机交互系统中，人被认为是操作员，只是对机器进行操作，而无真正的交互活动。

传统少年儿童的教学模式都是教师在讲桌上讲、孩子们听的教育模式为主，久而久之孩子一直面对这种一成不变的教育模式，难免会感到枯燥乏味。因此传统的幼教模式已愈发不能满足于现代家庭教育，随着科技的飞速发展，出现了技术突破口即——人机交互，采用的机器人具备立即反馈的显著特点，这是任何其他媒体所没有的。若进一步把电视机所具有的视听合一功能与机器人的交互功能结合在一起，即可产生出一种图文并茂的、丰富多彩人机交互方式，而且可以立即反馈给用户。这种交互方式能够有效地激发少年儿童的学习兴趣，使少年儿童产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机，同时人机交互的方式也更符合少年儿童学习者的年龄特征和认知规律。

然而现有的人际交互多只是针对成年人，其输入采用的是键盘输入，这对于设备的操作人要求较高，特别少年儿童难以操作，因此难以直接应用在提供交互式学习上。

发明内容

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种基于机器人的可提供触控识别、声控识别结合人机交互并运用语音、图象、文本方式直观、具体、生动、形象地展示认知对象以供特别是少年儿童进行交互式学习方法及系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的有益效果在于基于机器人提供了一种交互式学习系统及交互方法，其通过核心处理实时接收来自系统外部用户通过触摸和语音声控两种方式对系统下达指令，然后通过运算匹配后给予对应指令的声音、图像、图片、文本或其他软件交互手段与用户进行互动，使用户能够在一种全新的体验模式下轻松愉快的进行学习。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明的系统架构示意图；

图2为本发明的方法流程简图；

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

人机交互中的机器人应具有情感能力，情感计算研究就是试图创建一种能感知、识别和理解人的情感，并能针对人的情感做出智能、灵敏、友好反应的机器人计算系统。本发明涉及一种基于机器人的交互式学习系统使得外部对象通过触摸或语音声控即可操控让机器人识别用户发送的指令，并转化成相应的处理指令传递给核心处理模块，通过系统给出的声音、图象、图片、文本等软件交互模式，达到与儿童互动学习的目的。请参阅图1，具体的系统包括：

一、声控识别模块，用于监控外部对象声控触发，即外部用户是否通过语音方式与本系统之间发生的交互，若声控被处罚，则模块采集语音并将接收到的语音转化成相应处理指令后传送去进行核心处理。声控识别模块功能实现，利用了智能传感器、语音识别技术，结合特定人识别和关键词捕捉技术，当系统外部用户发送语音声控指令时，经由上述器件判断后回馈相应信息。

具体说的说，为了完成语音的采集和转化，声控识别模块进一步包括：

1、语音检测单元，用于将采集的语音转换成标准格式(如：8k，16bit)而后通过语音检测算法，检测到语音的起始点和中止点。

2、特征提取单元，用于从语音中提取信号的特征矢量流，在对其进行数字信号处理技术，从而从语音信号中提取最反应其本质属性的信息。

3、识别搜索单元，用于根据语音的特征矢量流与预设的声学模型库、字典/词典库和识别语法信息库中内容进行匹配，得到最适合该语音的特征的词序列。

这个模块是声控识别的核心，下面对涉及的几个库进行具体说明：

4、声学模型库，用于存放预设声学模型；该库是最核心的引擎资源文件，它包含了对于语音信号频谱和时间序列特征的精确描述，该声学模型库通过对大量说话人尤其包括少年儿童在不同场景的语音数据库进行训练得到的。

5、字典/词典库，用于存放预设的日常用语中的字、词信息；该数据表是包含了数万词的超级字库，涵盖少年儿童所能用到的绝大多数单字。