基于自然语言的机器人控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了基于自然语言的机器人控制系统及控制方法，方法包括接收用户输入的自然语言声波信号；将自然语言声波信号转换为语言文字信息；对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合；根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果；将行为匹配结果转换成语音输出；通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认；对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。本发明提升了机器人与人类的交互能力。
【专利说明】
基于自然语言的机器人控制系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明属于语音处理及人工智能技术领域，尤其是涉及一种基于自然语言的机器人控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]现有的机器人控制技术，大多通过遥控方式或者通过计算机上安装的应用软件APP控制方式以及传感器输入方式等机器人控制方式，来实现与机器人的交互。这些机器人控制方式大多控制功能简单，不能很灵活地与人进行交互。
[0003]现有的机器人控制技术也有向更灵活的控制方式发展的趋势，比如语音控制，然而尽管语音识别与语音合成技术在其他技术领域已趋于成熟，但应用在机器人上并不完善，如只能和机器人进行设定好的语音交互，机器人并不能准确地理解人类指令，因而并不能很好地实现现场感的随机自然语言的理解和沟通。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供一种基于自然语言的机器人控制系统及控制方法，能够克服现有机器人的语言分析分解技术的缺陷，能够让机器人更准确的理解人类指令。
[0005]为了达到本发明的目的，本发明一方面提供一种基于自然语言的机器人控制系统，包括:
[0006]接收模块，用于接收用户输入的自然语言声波信号；
[0007]语音识别模块，用于将自然语言声波信号转换为语言文字信息；
[0008]信息分解模块，用于对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合；
[0009]语义匹配模块，用于根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果；
[0010]语音合成模块，用于将行为匹配结果转换成语音输出；
[0011 ]人机对话模块，用于通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认；
[0012]行为控制模块，用于对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。
[0013]本发明另一方面提供一种基于自然语言的机器人控制方法，包括:
[0014]接收用户输入的自然语言声波信号；
[0015]将自然语言声波信号转换为语言文字信息；
[0016]对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合；
[0017]根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果；
[0018]将行为匹配结果转换成语音输出；
[0019]通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认；
[0020]对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。
[0021]优选地，还包括:针对不同场景进行语言文字信息分析分解。
[0022]优选地，还包括:针对不同语种进行语言文字信息分析分解。
[0023]优选地，预置词汇库时还包括建立不同词性词汇的表格，所述表格通过对应关系与机器人各类参数相对应。
[0024]优选地，还包括:将所述信息分解结果与预置的词汇库进行语义匹配时，若匹配过程在不能精准匹配时，依据模糊度控制方法得到近似解。
[0025]优选地，还包括:在不同场景选择不同的词汇库与不同的模糊度控制。
[0026]优选地，还包括:在模糊匹配情况下，由优先级决定匹配结果。
[0027]优选地，还包括:将中间计算结果反馈给操控者，操控者对计算结果的正确性做出判断，并通过语言进一步控制机器人的下一步运算行为。
[0028]优选地，还包括:控制各行为之间的协调与同步。
[0029]本发明提供的基于自然语言的机器人控制系统及方法技术方案，由于是通过对用户的自然语言进行语音识别，对自然语言进行分析分解，在系统中存在针对不同语种的词汇库，根据预置的词汇库对语义进行匹配，将匹配结果进行语音合成;通过人机对话对语义匹配结果进行确认，进而利用机器人控制技术将匹配结果进行动作分解并执行，因此，本发明的技术方案实现了人类通过自然语言控制机器人的行为，能够大幅度降低对机器人进行行为控制的难度。相比较遥控、APP、传感器输入等其它机器人控制方式，本发明的控制方式提升了机器人的理解能力，能够极大提升机器人的智能从而大幅提高机器人与人类的交互能力，使其与人类的交互过程更加类人化。
【附图说明】
[0030]附图用来对本发明技术方案的进一步理解，将更好地体现本发明各种特征和优点，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不限定本发明的范围。
[0031]图1为本发明基于自然语言的机器人控制系统一个实施例的结构示意图；
[0032]图2为本发明基于自然语言的机器人控制方法一个实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]附图用来对本发明技术方案的进一步理解，将更好地体现本发明各种特征和优点，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不限定本发明的范围。
[0034]图1为本发明基于自然语言的机器人控制系统一个实施例的结构示意图，如图1所示，该基于自然语言的机器人控制系统，包括:
[0035]接收模块11，用于接收用户输入的自然语言声波信号；
[0036]语音识别模块12，用于将自然语言声波信号转换为语言文字信息；
[0037]其中，语音识别可以采用现有的第三方语音识别技术来实现。
[0038]信息分解模块13，用于对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合；
[0039]语义匹配模块14，用于根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果；
[0040]语音合成模块15，用于将行为匹配结果转换成语音输出；
[0041 ]人机对话模块16，用于通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认；
[0042]行为控制模块17，用于对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。
[0043]具体地，本发明的系统接收用户输入的自然语言；利用语音识别技术实现自然语言到字符串的转换；利用自然语言分析分解技术对于自然语言字符串进行词语分解和分类;利用语义匹配技术对于分解的词语进行行为匹配;利用语音合成技术将匹配结果转换成语音输出；利用人机对话系统对匹配结果进行确认；利用机器人控制技术将匹配结果进行动作分解并依此控制机器人的执行。
[0044]优选地，信息分解模块13还用于针对不同场景进行语言文字信息分析分解。具体地，针对自然语言做语法分析;将自然语言分解为由名词、动词、承接连词、介词、形容词、量词等组合成的集合，并建立各个词汇之间的关联性。
[0045]例如:“向前走10步，然后坐下。”，根据语法分析，此句省略主语，其中包含方向性词汇“向前”，动词“走”、“坐下”，承接连词“然后”，数词“10”等。其关联性为:词语“向前”用于限定以当前目标方向，接着用“走”限定10步，最后是“坐下”。
[0046]优选地，信息分解模块13还用于针对不同语种进行语言文字信息分析分解。语种可以涵盖各种通用语种。
[0047]优选地，预置词汇库时还包括建立不同词性词汇的表格，所述表格通过对应关系与机器人各类参数相对应。
[0048]其中，预置的词汇库包括:预置的各种名词、形容词、动词、数词、量词、介词等表格。这些词汇分布对应了机器人的部位、部件、肢体、行为、动作数量、动作程序、动作次序等。
[0049]例如:名词库包含“头”、“左胳膊”、“右臂”、“脚”、“皮球”、“水杯”等各种标识机器人自身部位部件或现实中各种物品的名称。
[0050]动词库包含“走”、“蹲下”、“爬起”、“俯卧撑”、“左转”、“说话”、“唱歌” “出左拳”等机器人自身已经具备的各种行为或者行为集合。
[0051 ]数词库包含“10”，“2”等描述数量的词汇。
[0052]量词库包含“米”，“步”等描述数量单位的词汇。
[0053]形容词库包含“快速”、“缓慢”、“一大段”、“轻微”等描述动作程度的词汇。
[0054]优选地，语义匹配模块14还用于，将所述信息分解结果与预置的词汇库进行语义匹配时，若匹配过程在不能精准匹配时，依据模糊度控制方法得到近似解。
[0055]例如:动词“向前”、“走”、“往前”等匹配为“走”ο
[0056]名词“脑袋”、“头”、“头部”、“脑壳”等匹配为“头”ο
[0057]形容词“一大段”匹配为“15”?“30”之间的一个随机数。
[0058]优选地，语义匹配模块14进行匹配时，在不同场景选择不同的词汇库与不同的模糊度控制。
[0059]例如:在室内情况下，“向前走一段”可匹配为“走16步”，在室外环境下“向前走一段”可匹配为“走57步”。
[0060]优选地，语义匹配模块14进行匹配时，在模糊匹配情况下，由优先级决定匹配结果O
[0061]例如:动词库中存在“小步走”、“中步走”和“大步走”这三个行走行为，在某种情况下其模糊匹配优先级分别为“2”、“3”和“I”，而“快速走”则在此情况下匹配为“中步走”。若在另一情况下其模糊匹配优先级分别为“I”、“2”和“3”，而“快速走”则在此情况下匹配为
Ih 十.，，
大步走 O
[0062]进一步地，本实施例将信息分解结果进行语音合成并输出，使机器人操纵者通过语言获得该系统的执行结果，为进一步的结果确认提供条件。本实施例还包括:为了增强机器人的类人程度所增加的语音随机性。
[0063]例如:一句“向前快速走一段”的一种可能的匹配结果为{“向前” “中步走” “18” }，则机器人将匹配结果合成为“向前中步走18步”输出。同样的一句话在环境不同时，则可能输出为“中步走18米”。
[0064]优选地，人机对话模块16，还用于将中间计算结果反馈给操控者，操控者对计算结果的正确性做出判断，并通过语言进一步控制机器人的下一步运算行为。
[0065]例如:机器人将“向前快速走一段”匹配为“向前中步走18步”输出，此时等待操作者对于此答案的确认，如果操作者说出“是的”，则机器人将依据匹配结果进行下一步的行为控制，如果操作者否定了机器人的答案，说“不对”，则机器人将撤销刚才的匹配结果，然后等待操作者重新输入语音指令。
[0066]进一步地，还包括:实现人机对话所需的语音识别与语音合成技术。
[0067]优选地，将操控者的语义信息分解结果进行控制执行时，行为控制模块17控制各行为之间的协调与同步。
[0068]例如:“向前走，同时挥舞左臂”的执行结果将是机器人在行走过程中同时挥动左臂，行走和左臂挥动属于两个部位的不同动作，在控制技术中将实现这两个动作同步执行。
[0069]行为控制模块17是利用机器人控制技术将匹配结果进行动作分解并控制机器人的执行。
[0070]图2为本发明基于自然语言的机器人控制方法一个实施例的流程示意图，如图2所示，本发明另一方面提供的基于自然语言的机器人控制方法，包括:
[0071 ]步骤201，接收用户输入的自然语言声波信号；
[0072]步骤202，将自然语言声波信号转换为语言文字信息；
[0073]步骤203，对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合；
[0074]步骤204，根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果；
[0075]步骤205，将行为匹配结果转换成语音输出；
[0076]步骤206，通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认；
[0077]步骤207，对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。
[0078]优选地，还包括:针对不同场景进行语言文字信息分析分解。
[0079]优选地，还包括:针对不同语种进行语言文字信息分析分解。
[0080]优选地，预置词汇库时还包括建立不同词性词汇的表格，所述表格通过对应关系与机器人各类参数相对应。
[0081]优选地，还包括:将所述信息分解结果与预置的词汇库进行语义匹配时，若匹配过程在不能精准匹配时，依据模糊度控制方法得到近似解。
[0082]优选地，还包括:在不同场景选择不同的词汇库与不同的模糊度控制。
[0083]优选地，还包括:在模糊匹配情况下，由优先级决定匹配结果。
[0084]优选地，还包括:将中间计算结果反馈给操控者，操控者对计算结果的正确性做出判断，并通过语言进一步控制机器人的下一步运算行为。
[0085]优选地，还包括:控制各行为之间的协调与同步。
[0086]本发明的基于自然语言的机器人控制方法的具体实现方式和原理与上述本发明的控制系统类似，在此不再赘述。
[0087]需要说明的是，本发明的技术方案并不仅仅限于对机器人的控制，利用本发明的思想同样适于对如机械臂或其他需要控制的设备的智能控制，从而实现与这些设备的人机交互过程。
[0088]本发明所具备的整体技术效果是:
[0089]通过对用户的自然语言进行语音识别，对自然语言进行分析分解，在系统中存在针对不同语种的词汇库，根据预置的词汇库对语义进行匹配，将匹配结果进行语音合成;通过人机对话对语义匹配结果进行确认，利用机器人控制技术将匹配结果进行动作分解并执行，因此，本发明的技术方案实现了人类通过自然语言控制机器人的行为，能够大幅度降低对机器人进行行为控制的难度。相比较遥控、APP、传感器输入等其它机器人控制方式，本发明的控制方式提升了机器人的理解能力，能够极大提升机器人的智能从而大幅提高机器人与人类的交互能力，使其与人类的交互过程更加类人化。
[0090]上文实施例仅用以作为本发明的实施方式的说明给出。它们并不以任何方式限制由所附的权利要求限定的本发明的范围。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动对上文实施例所记载的技术方案进行的各种修改或变形，或者对其中部分或者全部技术特征进行的等同替换，其本质并不脱离本发明技术方案的范围。
【主权项】
1.一种基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，包括: 接收用户输入的自然语言声波信号； 将自然语言声波信号转换为语言文字信息； 对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合； 根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果; 将行为匹配结果转换成语音输出； 通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认； 对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。2.根据权利要求2所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:针对不同场景进行语言文字信息分析分解。3.根据权利要求1或2所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:针对不同语种进行语言文字信息分析分解。4.根据权利要求1所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，预置词汇库时还包括建立不同词性词汇的表格，所述表格通过对应关系与机器人各类参数相对应。5.根据权利要求1所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:将所述信息分解结果与预置的词汇库进行语义匹配时，若匹配过程在不能精准匹配时，依据模糊度控制方法得到近似解。6.根据权利要求2所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:在不同场景选择不同的词汇库与不同的模糊度控制。7.根据权利要求6所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:在模糊匹配情况下，由优先级决定匹配结果。8.根据权利要求1所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:将中间计算结果反馈给操控者，操控者对计算结果的正确性做出判断，并通过语言进一步控制机器人的下一步运算行为。9.根据权利要求1所述的基于自然语言的机器人控制方法，其特征在于，还包括:控制各行为之间的协调与同步。10.一种基于自然语言的机器人控制系统，其特征在于，包括: 接收模块，用于接收用户输入的自然语言声波信号； 语音识别模块，用于将自然语言声波信号转换为语言文字信息； 信息分解模块，用于对语言文字信息进行分析分解，信息分解结果为根据不同词性将所述语言文字信息分类而组合成的词语集合； 语义匹配模块，用于根据预置的词汇库对所述词语集合进行语义匹配，获取所述词语集合的行为匹配结果； 语音合成模块，用于将行为匹配结果转换成语音输出； 人机对话模块，用于通过人机对话模式对行为匹配结果进行确认； 行为控制模块，用于对确认的行为匹配结果进行行为分解，并依照行为分解结果控制机器人的执行。
【文档编号】G10L15/22GK106023993SQ201610615354
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】任荣, 闫峰
【申请人】西安旭天电子科技有限公司