[发明专利]基于情感-时空信息的机器人服务自主认知方法及机器人

说明书

本发明公开了一种基于情感‑时空信息的机器人服务自主认知方法和服务机器人，所述方法包括：构建情感‑时空本体模型，并基于智能空间实时获取的情感‑时空信息对所述本体模型进行实时更新；为智能空间中的用户的情感‑时空信息匹配服务，构建基于情感的服务任务推理规则库；将所述服务任务推理规则库作为训练样本，训练BP神经网络构建推理机；根据实时更新的本体模型获取当前的情感‑时空信息，采用所述推理机推理机器人要执行的服务。本发明能够有效提高家庭服务机器人的智能化和拟人化程度，增强了用户的服务体验。

技术领域

本发明属于智能空间机器人自主服务领域，尤其涉及一种基于情感-时空信息的机器人服务自主认知方法及服务机器人。

背景技术

随着人工智能技术日益成熟，家庭服务机器人技术也取得了不容小觑的成就。仿生类人机器人“Atlas”能完成像人类一样行走、上下台阶、攀爬梯子等一系列动作。机器人不仅在行为上表现的像人类，它们也同人类一样具有视觉、听觉等感知系统，人工智能的发展使得机器人热潮经久不衰。随着家庭服务机器人在普通家庭的普及，其便利化的操作需求也日益加深。当机器人进入家庭环境后，其交互对象由科研人员变成了寻常百姓，他们对机器人操作知识一无所知，这意味着机器人需要更加智能化的人机交互方式。因此，机器人服务任务的自主认知变成机器人学科中的一个重要研究领域。机器人如何正确地感知服务环境和理解用户，综合实时信息与已有知识进行推理，进而对服务进行主动认知均成为研究的关键。

近年来，众多学者在家庭服务机器人的服务认知领域进行了广泛的研究。褚伟杰等通过情境规则建立起能够识别老人的起居和健康状况的情境感知系统，进而主动提供提醒服药、休息或运动等服务。秦伟俊等利用当前用户和环境资源设计了情景推理感知系统，基于用户、环境等基本实体与扩展本体建立智能空间情境信息分层模型，采用规则描述语言实现智能空间的情境推理。但是纵观这些文献所涉及的服务认知方法，大多数仅强调智能空间中时间和空间因素，对于用户内心的情感需求进行服务认知的研究较少，且对于不同用户间的个体化差异不大。当计算机能够观察、理解和生成各种人类的情感时，才能实现真正意义上自然和谐的人机交互。由于人机交互的首要服务对象是“人”，因此需要在服务认知过程中考虑人的情感因素，作为提升机器人服务质量和用户体验的重要措施。有大量研究人员考虑到情感的重要性对服务认知和优化做出了贡献。Lim Y M以一种低成本、非侵入式的方法，感知用户在使用E-learning远程教育系统时情感状态，以此提升用户的远程教育体验。设计的ITS智能教学系统，针对于学习者在回答问题时的紧张程度和用户行为，评估学习者的表现，从而对在线学习进行个性化且适当的调整。Tivatansakul S等开发了一个基于WEB界面可识别情感的保健系统，融合ECG生理信号和面部表情共同识别用户的情感状态，之后结合增强现实技术缓解负面情感或加强正向情感。张腾宇等提出一种基于用户情绪及意图识别的机器人人机交互方法，利用生物信息和面部表情识别用户的情绪，利用压力、温度等物理传感器识别用户意图，根据情绪和意图智能控制机器人执行完成肢体动作和语音交互，满足用户对情感陪护功能的需求。Nasoz F等结合情感计算与家居远程医疗系统，考虑了负向情绪对人免疫系统的影响，通过人机交互获取病人的实时情感，对其进行评估并采集适当行动，减少病人的负向情绪，从而提高病人的生理健康指数。韩晶等在识别出用户的情感后，将其作为外界情感刺激结合机器人的个性因素，构建了机器人的认知情感交互模型，在人机交互过程中机器人可以通过肢体动作对不同强度下悲伤情绪进行不同程度的反馈。

虽然智能空间本体技术的引入为服务机器人认知领域开辟了崭新的途径，但由于目前对智能空间中用户情感因素的考虑不足，在很大程度上制约了服务机器人似人化与智能化的发展。

发明内容