【摘要】：目前隨著我國老齡化程度的不斷加深,使得人們對家庭助老服務機器人的剛性需求越來越明顯。同時,我國也不斷加大對助老助殘服務機器人的科研支持與投入。進而使得對家庭助老服務機器人的研究越來越受到科研工作者的重視。助老服務機器人的相關技術也逐漸成為研究的熱點,如人機交互方式、機器人路徑規(guī)劃、物品識別抓取、即時定位與建圖等技術。本文主要研究了助老服務機器人的離線語音識別語音與路徑規(guī)劃兩個方面的技術。在限定的生活場景下,老人可以通過語音命令控制機器人完成助老服務。本文深入研究了語音識別相關算法以及語言模型訓練工具。針對使用官方語言模型無法有效識別由多個單詞組成的短語的問題,首先根據(jù)使用需求設計制作了小詞匯量語料庫、訓練了中文識別的語言模型,其次將關鍵字識別應用到部分短語解碼過程中以降低誤識率。在此研究基礎上,設計并完成了一個基于Pocketsphinx的離線語音識別模塊。將該語音識別系統(tǒng)發(fā)布至Android手機進行測試。在室內(nèi)環(huán)境下,測試三位不同人員對語料庫中的固定短語識別準確率,正識率保持在97%左右,可以滿足使用需求。針對跳點搜索算法在路徑規(guī)劃過程存在冗余點多,累計轉(zhuǎn)折角度大以及在路徑點處無法調(diào)整機器人姿態(tài)的問題,提出了一種改進的算法。該算法通過檢測原始路徑中前后路徑點間的連通性達到去冗余點、減小轉(zhuǎn)折角的目的。實驗過程中使用向量叉積和向量點積完成路徑點處的方向識別和轉(zhuǎn)角計算。在30X30規(guī)模的地圖中測試改進后的算法性能,相對原始算法路徑長度縮減了近30%,累計轉(zhuǎn)折角度減少了將近50%,有效地提高了機器人的路徑選擇效率。本文提出的改進跳點搜索算法有效地縮短了路徑的長度,減少了冗余路徑點,使得機器人可以在路徑點處自主調(diào)整位姿。通過研究和設計,完成了一款助老服務機器人的原型系統(tǒng),同時將該改進算法應用到該系統(tǒng)中的路徑規(guī)劃中。該系統(tǒng)可以使用語音實現(xiàn)基本的指令控制,并完成室內(nèi)導航的基本功能,達到了預期目標。
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

在家庭衛(wèi)生清掃輔助方面，主要有美國的Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋Ｒｏｂｏｔｉｃｓ公司的Ｍｉｎｔ系逡逑列保潔機器人以及機器人企業(yè)巨頭ｉＲｏｂｏｔ推出的掃地機器人，如圖１－２所示，該逡逑型服務機器人主要是協(xié)助用戶打掃家庭衛(wèi)生，用戶可以設定一個固定打掃時間即逡逑２逡逑

知用戶助力行走的姿態(tài)信息，需要配合諸多傳感器完成信息的獲取分析，行走控逡逑制決策的主要目的通過分析采集得到的信息計算和預測各個關節(jié)部分需要旋轉(zhuǎn)逡逑的角度以動態(tài)地調(diào)整整個步態(tài)。如豐田研發(fā)的行走康復輔助機器人，如圖１－３。逡逑該輔助服務機器人一方面可以幫助因下肢麻痹而無法自如行走的人練習走步，另逡逑一方面了可以在家庭中幫助老人完成撿拾掉在地面的物品的動作。該醫(yī)療服務機逡逑器人最大的特點是“可穿戴”，用戶只需要將其穿戴在身上，然后配合用戶的行逡逑走意圖運動，輔助用戶一定的“力量”，同時用戶的練習的過程及訓練結果都會實逡逑時在屏幕上顯示出來。逡逑，逡逑圖１－３行走康復輔助機器人逡逑在情感交互方面，考慮到老年人群體大多數(shù)是一個孤獨、子女陪伴時間短暫逡逑的群體，情感陪護機器人主要通過人機交互的方式與老人聊天派遣寂寞感與孤獨逡逑感。目前應用到機器人上的情感交互技術主要有語音交互技術、手勢識別技術以逡逑及表情識別交互技術。語音交互技術發(fā)展較快，一些在語音識別技術基本可以滿逡逑足日常用語的交互

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