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基于自然语言的家用机器人任务理解研究

基于自然语言的家用机器人任务理解研究

作者：陈旭东山东大学

学位级别：硕士

随着语音识别技术的日益成熟,自然语言交互已然成为主流的人机交互方式。家用机器人对自然语言形式任务的正确理解对于提升其智能化服务水平具有重要意义。目前家用机器人在执行任务时只能理解预先设定的简单指令,而缺乏对复杂、抽象的... 详细信息

随着语音识别技术的日益成熟,自然语言交互已然成为主流的人机交互方式。家用机器人对自然语言形式任务的正确理解对于提升其智能化服务水平具有重要意义。目前家用机器人在执行任务时只能理解预先设定的简单指令,而缺乏对复杂、抽象的多任务指令的理解能力。因此,本文提出了一种两阶段的任务理解方法,首先把用户指令按照语义划分为多个框架,即框架语义,从而提高对多任务指令的处理能力;然后将框架语义转换为规划目标,经任务规划生成机器人的原子动作序列,从而实现对复杂、抽象任务的理解。本文的具体工作如下:(1)构建了融合依存句法的多意图识别和槽填充联合模型,以意图为框架主题,槽位作为框架元素,将多任务指令解析为框架语义。采用改进的Tree-LSTM对句子的依存句法树编码,并与词向量拼接,实现了特征融合。在BiLSTM基础上融合了注意力机制,提取句子中的关键语义信息,用于多意图识别。利用图注意力网络将多个意图融入到槽填充过程,对槽位预测起到了约束作用。实验结果表明,本文构建联合模型可以有效提高框架语义识别的准确率。(2)以智能空间为背景,基于本体技术构建了集用户、机器人和环境信息于一体的知识库,实现了对复杂家庭环境的知识化表征。依据本体知识库的层级结构树,将其解析为字典形式,便于知识的查询和利用。针对框架语义中物品描述与本体库中物品实例名不一致的问题,采用了一种基于语义相似度的物品实例查询算法。利用本体知识库获取任务指令中缺失的信息,为任务规划提供先验知识。(3)设计了基于PDDL的规划问题自主生成机制,实现了框架语义到机器人原子动作序列的自动转换。使用PDDL领域描述对机器人任务执行能力和环境状态进行抽象化表示,根据本体知识库中获取的环境先验知识确定规划的初始状态,建立框架语义主题和规划目标之间的映射规则,实现了 PDDL问题描述的自主生成,并利用任务规划器对其进行分析求解,获得机器人的动作执行序列。(4)基于Unity3D软件构建了家用机器人任务理解仿真系统,实现了对任务理解方法的验证。搭建了复杂的模拟家庭环境,共包含120类常见的家庭物品和四种家庭场景。基于C#脚本和Unity相关组件设计了四个功能模块,分别用于用户交互,本体知识库同步更新、任务规划和路径规划。同时设计了任务理解与执行仿真实验,实验结果表明,本文提出的任务理解方法可以有效地对复杂的多任务指令进行解析,提高了机器人的对任务的认知能力。

关键词：家用机器人任务理解语义解析任务规划本体知识库

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面向家用机器人的环境适应性服务策略研究

面向家用机器人的环境适应性服务策略研究

作者：陈浩然山东大学

学位级别：硕士

随着社会的发展与科技的进步,家用机器人被越来越多地投入到人们的家庭生活。近年来,用户对于生活质量的要求逐步提高,导致服务需求愈发复杂,环境布局愈发多样。面对复杂多样的服务需求与家庭环境,如何通过用户自然语言请求获得详细具... 详细信息

随着社会的发展与科技的进步,家用机器人被越来越多地投入到人们的家庭生活。近年来,用户对于生活质量的要求逐步提高,导致服务需求愈发复杂,环境布局愈发多样。面对复杂多样的服务需求与家庭环境,如何通过用户自然语言请求获得详细具体、贴合环境的任务流程相关文本描述,即服务策略,是家用机器人提高服务质量的关键所在。因此,本文对面向家用机器人的环境适应性服务策略进行了相关研究,提出任务解析-策略生成-优化验证框架,以此提高机器人在不同家庭环境下的复杂任务执行能力,进而提高任务执行成功率与任务完成质量。本文主要完成如下工作:(1)针对家用机器人在面对用户服务请求时,对真实任务需求理解不足的问题,本文提出一种基于先验知识的服务任务解析方法,能够有效提高机器人任务识别精度。首先,利用自然语言处理工具结合正则表达式整合相关服务文本信息,构建先验知识数据库,包括任务指令数据库、关键字序列数据库与服务策略数据库,分别用于任务映射、关键字序列扩展与模型训练;然后,搭建基于改进残差网络单元与双向长短期记忆网络的用户语音识别模型,用于对用户服务请求语音进行即时准确采集并转换为文本信息;最后,提出服务请求文本到任务指令的映射方法,利用Stanford Parser提取短语词条,从而去除无关信息干扰,并通过基于Word2Vec向量的加权语义表征结合任务指令数据库进行任务映射,完成服务任务解析。(2)针对家用机器人在不同环境下,面对复杂任务执行能力不足的问题,本文提出一种基于环境信息的适应性服务策略生成模型,能够结合当前环境信息改变策略内容,进而指导机器人顺利完成任务。首先,提出基于动态融合特征向量的关键字序列扩展方法,通过双向长短期记忆网络进行多特征融合获取深层语义表征,并结合关键字序列数据库对任务相关信息进行补充;然后,设计基于本体知识库的家庭环境信息匹配流程,利用Protégé管理相关环境知识,通过查询推理机制完成物品动作信息的匹配替换,得到与当前环境契合的关键字序列,即服务关键字序列;最后,提出基于服务关键字序列引导的适应性服务策略生成方法,通过融合主题嵌入编码作为输入序列表征,利用服务策略数据库微调策略生成模型,并采用Top-k方法优化解码输出逻辑,以此结合服务关键字序列生成服务策略。(3)针对由于初始策略中无关信息干扰,导致的任务执行偏差问题,本文提出一种基于任务信息的服务策略优化验证机制,提高了策略的可行性与可靠性。首先,构建基于任务指令的服务策略优化网络,通过基于双向注意力流的指针网络预测策略的有效片段边界,剔除无关信息,并利用基于双向长短期记忆网络的生成模型融合边界特征与语义特征,进行优化策略生成;然后,设计基于任务主题的服务策略验证框架,采用Transformer-XL提取长距离依赖关系,从而生成策略主题,并基于平滑逆词频向量结合任务指令进行相关性计算,最终完成服务策略验证。

关键词：家用机器人服务策略环境适应性任务解析自然语言生成

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家用机器人与家用电器的关系探究

科技资讯 2022年第18期20卷 26-29页

作者：黄晓霞启东市第二中等专业学校江苏南通226299

在科技不断进步的过程中,机器人已经进入了现实世界,在生产、生活中发挥出了巨大作用。机器人的身影遍布工厂、医院、家庭,各种机器人设备设施的出现,让机器人逐渐成为社会进步过程中重点关注的对象。现如今,进入生活领域的机器人为人... 详细信息

在科技不断进步的过程中,机器人已经进入了现实世界,在生产、生活中发挥出了巨大作用。机器人的身影遍布工厂、医院、家庭,各种机器人设备设施的出现,让机器人逐渐成为社会进步过程中重点关注的对象。现如今,进入生活领域的机器人为人们提供了优质化、细节化的服务,从清洁到烹饪、从家庭娱乐到家庭护理,家庭机器人始终发挥着重要的作用,它也因此受到了更多人的青睐。在机器人走进家庭之后,其与传统的家用电器建立了密切联系,由此也引发了人们对家用机器人和家用电器相互关系的探索,为二者健康发展创造了良好的条件。因此,该文着重对家用机器人与家用电器二者的关系进行探讨,希望可以进一步推动智能家用机器人以及智能家电发展。

关键词：家用机器人家用电器关系人工智能

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家用机器人

中学生英语 2019年第27期 46-47页

作者：胡蓉不详

下面介绍的是世界首款模拟人类活动的多功能机器人,它能让你的屋子干净整洁,能帮你端茶送水,能保家平安……让我们将目光投向这默默无闻、任劳任怨的家庭新宠吧,请看:嗨,各位!很高兴见到你们!我的名字是伊娃。我是家用机器人,我的官方... 详细信息

下面介绍的是世界首款模拟人类活动的多功能机器人,它能让你的屋子干净整洁,能帮你端茶送水,能保家平安……让我们将目光投向这默默无闻、任劳任怨的家庭新宠吧,请看:嗨,各位!很高兴见到你们!我的名字是伊娃。我是家用机器人,我的官方名字是埃俄罗斯机器人,我来自美国。

关键词：家用机器人人类活动多功能俄罗斯整洁官方茶

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基于微型惯性测量单元的家用机器人碰撞检测方法

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五邑大学学报（自然科学版） 2022年第2期36卷 60-66页

作者：刘天一白亮杨鹏翔西安现代控制技术研究所陕西西安710065

碰撞检测是家用机器人的重要技术之一,但是现有的机械碰撞检测板不能覆盖机器人所有部位,碰撞检测存在盲区.因此,本文结合家用机器人的实际应用,提出了基于微型惯性测量单元的碰撞检测方法;补偿了测量数据中俯仰横滚、杆臂效应、启停引... 详细信息

碰撞检测是家用机器人的重要技术之一,但是现有的机械碰撞检测板不能覆盖机器人所有部位,碰撞检测存在盲区.因此,本文结合家用机器人的实际应用,提出了基于微型惯性测量单元的碰撞检测方法;补偿了测量数据中俯仰横滚、杆臂效应、启停引起的干扰加速度,采用Mahony互补滤波器估计俯仰横滚决定的重力加速度分量;采用滑动窗积分处理加速度信号,采用幅度阈值和时间阈值作为碰撞判断标准.结果表明,本文方法准确补偿了干扰加速度,可有效检测家用机器人前后部位的轻微碰撞.本文方法提高了家用机器人的轻微碰撞检测能力.

关键词：碰撞检测 MIMU 家用机器人

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