专利名称：交互式家庭娱乐机器人及相关控制方法
技术领域：
本发明涉及一种交互式家庭娱乐机器人，尤其是一种根据使用 者下达的命令与背景环境来播放歌曲和执行操作的交互式家庭娱 乐才几器人。
背景技术：
才艮才居国际才几器人联盟(International Federation of Robotics, IFR )Europe, UNECE )的分类，机器人可分为工业机器人(Industrial Robots )和月良务型4几器人(Service Robots )两大类。工业机器人应用于工业生产中，能代替人类执行单调、频繁和 重复性的长时间作业，或是在危险恶劣环境下的作业，例如在加工、 组装、搬运、铸造、热处理、焊接、装配或有害物料的搬运等产业 用途。工业机器人不但可减少人力，节省生产成本，其工作效率也 更为精准和自动化，同时也可减少职业伤害的发生。月良务型机器人依其功能可再细分为专业用服务(Professional Use )才几器人和个人/家庭用月良务(Personal/Domestic Use )才几器人。 专业用服务(Professional Use)机器人可应用于国防(如地雷探测 机器人、反恐防爆机器人和小型侦察机器人等)、农业(如伐木机 器人和摘果机器人等)或医疗(如雷射治疗机器人、外科手术辅助机器人和轮椅机器人等)等领域。个人/家庭用服务机器人可应用 于家务(如吸尘机器人、除草机器人和泳池清理机器人等)、娱乐 (如玩具机器人和教育训练机器人等)或居家(如居家保全机器人 和监控机器人等)等领域。服务型机器人的种类众多，应用范围广 泛，将是未来机器人产业的趋势和潮流。近几年来，服务型机器人逐渐普及，其中交互式家庭娱乐机器 人最为接近使用者的日常生活。与主要目的在于执行重复操作的自 动化工业机器人相比，交互式家庭娱乐机器人需要和家庭成员进行 互动，才能达到娱乐的目的。发明内容本发明提供一种交互式家庭娱乐机器人，其包括识别装置，用来接收使用者所下达的输入信号，并输出相对应的命令信号；环境 检测装置，用来检测该机器人所处环境的环境信息，并输出相对应 的环境信号；智能装置，用来根据该命令信号与该环境信号输出相 对应的行为信号；以及行为装置，用来4艮据该行为信号来控制该机 器人的运行。在一优选实施方式中，所述智能装置包括分析装置，用来分析 所述命令信号与所述环境信号以得到相对应的音乐属性数据，并输 出包括所述音乐属性数据的所述行为信号。在一优选实施方式中，所述智能装置还包括储存装置，用来储 存所述音乐属性数据。在一优选实施方式中，所述行为装置包括音乐播放装置，用来 根据包括所述音乐属性数据的所述行为信号来播放音乐。在一优选实施方式中，所述音乐播放装置包括音乐属性数据 库，其内存有多首歌曲和对应于每一首歌曲的音乐属性。在一优选实施方式中，所述音乐属性教:据库内还々者存有对应于 每一首歌曲的指定操作属性，并且所述音乐播放装置还包括输出装 置，用来将歌曲的指定操作属性输出至所述智能装置，以使所述智 能装置输出包括所述指定操作属性的所述行为信号。在一优选实施方式中，所述行为装置还包括操作控制装置，用 来根据包括所述指定操作属性的所述行为信号来控制所述机器人 的操作。在一优选实施方式中，所述智能装置包括分析装置，用来根据 所述输出装置所输出的信号产生相对应的操作数据，并输出包括所 述操作H据的所述行为信号。在一优选实施方式中，所述行为装置包括搡作控制装置，用来 根据包括所述操作数据的所述行为信号来控制所述机器人的操作。在一优选实施方式中，所述4几器人还包括信号理解凄t据库，其 内存有关于所述输入信号的所述命令信号。本发明还提供一种控制机器人的方法，其包括接收根据使用者 所下达的命令以产生相对应的命令信号；检测背景环境信息以产生 相对应的环境信号；才艮据该命令信号与该环境信号产生相对应的行 为信号；以及根据该行为信号来使该机器人执行操作。在一优选实施方式中，步骤(a)为4妄收所述使用者所下达的 语音信号。在一优选实施方式中，步骤(a)为接收所述使用者通过控制 器所下达的红外线信号或电信号。在一优选实施方式中，步骤(b)为检测背景环境中的音量、 光线或人数。在一伊C选实施方式中，所述方法还包括A者存多首歌曲和对应于 每一首歌曲的音乐属性。在一优选实施方式中，所述方法还包4舌在所述多首歌曲中搜寻 一首歌曲，其中，所述歌曲的音乐属性符合所述行为信号中的音乐属性。在一优选实施方式中，所述方法还包括输出对应于所述指定歌 曲的指定#:作以产生所述行为信号。在一优选实施方式中，步骤(d)为才艮据所述行为信号来播放 所述指定歌曲和执行所述指定操作。在本发明中，使用者可用不同方式下达播放歌曲的命令，并不 需要明确地指定歌曲的名称，本发明的交互式家庭娱乐机器人会根 据使用者先前的点歌纪录来播放歌曲。此外，本发明的交互式家庭 娱乐机器人能同时根据使用者下达的命令与背景环境来播放歌曲 和才丸行l喿作，因此能和4吏用者进行4交为活泼的互动。
图1为本发明第一实施例中的交互式家庭娱乐机器人的功能方 块图。图2为本发明第二实施例中的交互式家庭娱乐机器人的功能方 块图。
具体实施方式
参照图1，图1为本发明第一实施例中的交互式家庭娱乐机器 人10的功能方块图。交互式家庭娱乐机器人10包括识别单元 (Recognition Unit) 12、多不境检测单元(Environment Detecting Unit) 14、信号理解凄t据库(Signal Understanding Database ) 16、智能单 元(Intelligence Unit) 18、音乐才番方文单元(Music Play Unit) 22,以 及才乘作单元(Motion Unit) 24。 一般来"i兌，交互式家庭娱乐才几器人 10根据两种输入信号SI和S2来控制音乐插j欠单元22和操作单元 24，使得交互式家庭娱乐机器人10能播放相对应的音乐和执行相 关操作。识别单元12可4矣收对应于^f吏用者所下达命令的^T入信号Sl， 输入信号SI可为使用者口头发出的语音信号，或是通过控制器所 下达的红外线信号或电信号。由于使用者说话方式不同，同样意义 的命令可能会通过不同的语音指令来下达，例如使用者可能以"来 一首生日快乐歌"、"播放一首生日快乐歌"或"唱一首生日快乐歌" 来表达同样意思，交互式家庭娱乐4几器人10必须要能够识别出输 入信号SI所代表的意思，才能正确地执行使用者所下达的命令。 本发明第 一 实施例将不同形式的命令所代表的意义储存在信号理 解数据库16内。在接收到输入信号SI后，识别单元12处理输入 信号SI并依此读取信号理解数据库16内存的数据，以识别出输入 信号SI所代表的意义，因此识别单元12能将对应于输入信号SI的命令信号ScMD传至智能单元18。环境检测单元14可检测有关背景环境参数的输入信号S2,输 入信号S2可为背景环境中的声音信号、光线信号或其它种类信号。举例来i兌，环境4金测单元14可包括声音4企测器、亮度4全测器和人 数检测器，分别用来感测背景环境中的音量、光线和人数，并根据声音大小、亮度高低和人数多少来产生相对应的环境信号SEXT。因此，智能单元18可才艮据环境信号sext判断出此时背景环境的情形。音乐纟番;改单元22和操作单元24为控制交互式家庭娱乐4几器人 10的两个行为装置。音乐播放单元22包括音乐属性数据库(Music Attribute Database )，其内存有多首歌曲和对应于每一首歌曲的音乐 属性，例如歌曲的识别属性和特色属性。识别属性包括"歌曲名称"、"演唱者"、"所属专辑"和"类别"等数据，可由歌曲的巻标(Tag) 数据来提供，识别属性代表一首歌曲的基本数据。特色属性包括"语 言"、"排名"、"环境"、"播放清单"和"指定操作"等，可由使用者 自行设定或是用其它方式加以设定。举例来说， 一首西班牙歌曲的"语言"属性可设为"西班牙文"或是"拉丁语系"。"排名"属性可反 应使用者对此歌曲的喜爱程度。"环境"属性可反应该歌曲适合播 放的场景。"播放清单"属性代表该歌曲所属的播放清单。"指定操 作"属性代表当交互式家庭娱乐机器人10在播放此歌曲时应该执行的相关操作。通常使用者会以指定音乐属性的方式下达播放歌曲的 命令，例如下达"播放生日快乐歌"、"播放A专辑中的歌曲"或"播 放B歌手所演唱的英文歌曲"等命令。在本发明第一实施例中，智能单元18根据命令信号ScMD和环境信号SEXT来产生控制音乐播放单元22的控制信号SMUSIC，并根 据音乐播放单元22回传的控制信号Sact来控制操作羊元24,使得 交互式家庭娱乐机器人10能播放符合使用者所下达的命令和背景 环境的音乐，同时执行相关操作。举例来说，情侣两人庆祝生曰的 场合通常为低亮度和安静的背景环境，当使用者以语音方式下达 "来首生日快乐歌"的命令时，识别单元12会处理接收到的语音信 号并依此读取信号理解数据库16，在识别出"来首生日快乐歌"所代表的意义后，识别单元12将相对应的命令信号ScMD传至智能单元18,因此智能单元18可得知4吏用者此时是希望交互式家庭娱乐 机器人10能播放生日快乐歌。同时，环境检测单元14也会检测此 时有关于背景环境的参数，并将对应于"低音量"、"低亮度"和"两个人"的环境信号Sext送至智能羊元18。根据命令信号Scmd和坏境信号SEXT，智能单元18可判断出此时适合播放较为浪漫的生曰快 乐歌，并送出相对应的控制信号S而s!c至音乐播放单元22。接着， 音乐播放单元22在其音乐属性数据库中搜寻音乐属性符合控制信 号S固s,c的歌曲，例如可搜寻"歌曲名称"属性中包括"生日快乐" 的关键词及"环境"属性对应于"浪漫"的歌曲，接着设定符合控制 信号S画sk:的歌曲中的"播放清单"属性以产生播放清单，使得音 乐播放单元22可根据播放清单来播出使用者所要求的歌曲。同时， 音乐播放单元22再根据播放清单中每一歌曲的"指定操作"属性输 出相对应的控制信号Sact至智能羊元18,智能单元18再根据控制 信号Sact来控制才乘作羊元24。因此，音乐插_方文单元22可才艮据4番放 清单播出歌曲，同时操作单元24也可让交互式家庭娱乐机器人10 执行对应于播放中歌曲的操作。举另一例来说明，宴会庆祝生日的场合(假设有20人)通常 为高亮度和吵杂的背景环境，当使用者以语音方式下达"来首生曰 快乐歌，，的命令时，识别单元12会处理接收到的语音信号并依此读 取信号理解数据库16，在识别出"来首生日快乐歌"所代表的意义后，识别单元12将相对应的命令信号ScMD传至智能单元18，因此智能单元18可得知使用者此时是希望交互式家庭娱乐机器人10能 播放生日快乐歌。同时，环境检测单元14也会检测此时有关于背 景环境的参数，并送出对应于"高音量"、"高亮度"和"20个人"的环境信号Sext至智能卓元18。根据命令信号ScMD和环境信号SEXT，智能单元18可判断出此时适合播放较为欢乐的宴会型生日快乐歌， 并送出相对应的控制信号SMusn:至音乐播放单元22。接着，音乐播放单元22在其音乐属性数据库中搜寻音乐属性符合控制信号 Smusk:的歌曲，例如可搜寻"歌曲名称"属性中包括"生日快乐"的 关键词及"环境"属性对应于"欢乐"或"宴会"的歌曲，接着设定符 合控制信号Smusk:的歌曲中的"播放清单"属性以产生播放清单， 使得音乐播放单元22可根据播放清单来播出使用者所要求的歌曲。 同时，音乐播放单元22再根据播放清单中每一歌曲的"指定操作" 属性输出相对应的控制信号Sact至智能卓元18,智能单元18再根 据控制信号Sact来控制操作羊元24。因此，音乐4番;改单元22可才艮 据播放清单播出歌曲，同时操作单元24也可让交互式家庭娱乐机 器人10执行对应于播放中歌曲的操作。参照图2,图2为本发明第二实施例中的交互式家庭娱乐机器 人20的功能方块图。交互式家庭娱乐机器人20也包括识别单元12、 环境才企测单元14、信号理解数据库16、智能单元18、音乐播放单 元22，以及操作单元24。本发明第二实施例的交互式家庭娱乐才几 器人20和本发明第一实施例的交互式家庭娱乐机器人10结构类 似，同样可根据两输入信号Sl和S2来控制音乐播放单元22和操 作单元24，以播放相对应的音乐及执行相关操作。然而，在本发明第二实施例中，智能单元18根据命令信号ScMD和环境信号Sext来产生控制音乐播放单元22的控制信号S固su:及产生控制操作单元 24的控制信号SACT，使得交互式家庭娱乐机器人20能播放符合使 用者所下达的命令和背景环境的音乐，同时执行相关操作。举例来说，当情侣两人在庆祝生日时使用者以语音方式下达 "来首生日快乐歌"的命令时，识别单元12将相对应的命令信号 ScMD传至智能单元18，而环境检测单元14送出对应于"低音量"、 "低亮度，，和"两个人"的环境信号Sext至智能羊元18。根据命令信 号ScMD和环境信号SEXT,智能单元18可判断出此时适合播放较为 浪漫的生日快乐歌，并分别送出相对应的控制信号Smusk:和控制信号SAcr至音乐播放单元22和操作单元24。因此，音乐4番方文单元22 可根据控制信号S而s!c播放较为浪漫的生日快乐歌，而操作单元24 可根据控制信号SACT执行对应于"生日快乐"和"浪漫"的才喿作。同 理，在20人宴会庆祝生日的场合中使用者以语音方式下达"来首生日快乐歌，，的命令时，识别单元12将相对应的命令信号ScMD传至智能单元18,而环境检测单元14送出对应于"高音量"、"高亮度" 和"20个人"的环境信号Sext至智能羊元18。根据命令信号SCMD 和环境信号SEXT,智能单元18可判断出此时适合播》i^交为欢乐的 宴会型生日快乐歌，并分别送出相对应的控制信号Smusk:和控制信 号SACT至音乐播放单元22和操作单元24。因此，音乐播放单元22 可根据控制信号SM簡c播放较为欢乐的宴会型生日快乐歌，而操作 单元24可根据控制信号SACT执行对应于"生日快乐"、"欢乐"或"宴 会"的操作。在本发明中，智能单元18除了可分析命令信号SCMD和环境信 号Sext外，也可储存分析后的结果。因此，智能单元18可储存使 用者先前的点歌纪录与个人点歌喜好，当使用者下达播放歌曲的命 令较不明确时，音乐4番;改单元22也可才艮据-使用者先前的点歌纪录 产生控制音乐播放单元22的控制信号SMUSIC。例如，当使用者仅下 达"播放歌曲"的命令时，音乐播放单元22可查询使用者先前的点 歌纪录，以播出使用者先前最常点播的歌曲。在本发明中，使用者可用不同方式下达播放歌曲的命令，并不 需要明确地指定歌曲的名称，本发明的交互式家庭娱乐机器人会根 据使用者先前的点歌纪录来播放歌曲。此外，本发明的交互式家庭 娱乐机器人能同时根据使用者下达的命令与背景环境来播放歌曲 和执行操作，因此能和使用者进行较为活泼的互动。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求范 围所4坎的均等变化与修饰，均应属于本发明的涵盖范围。主要组件符号i兌明12 识别单元 14 环境4全测单元16 4言号理解凄t:梧库 18 智能单元22 音乐〗番;改单元 24 操作单元 10、 20 交互式家庭娱乐机器人
权利要求
1. 一种交互式家庭娱乐机器人，其包括识别装置，用来接收使用者所下达的输入信号，并输出相对应的命令信号；环境检测装置，用来检测所述机器人所处环境的环境信息，并输出相对应的环境信号；智能装置，用来根据所述命令信号与所述环境信号输出相对应的行为信号；以及行为装置，用来根据所述行为信号来控制所述机器人的操作。
2. 根据权利要求1所述的机器人，其中，所述智能装置包括分析装置，用来分析所述命令信号与所述环境信号以得 到相对应的音乐属性数据，并输出包括所述音乐属性数据的所 述行为信号。
3. 根据权利要求2所述的机器人，其中，所述智能装置还包括储存装置，用来储存所述音乐属性数据。
4. 根据权利要求2所述的机器人，其中，所述行为装置包括音乐播放装置，用来根据包括所述音乐属性数据的所述 行为信号来播放音乐。
5. 根据权利要求4所述的机器人，其中，所述音乐播放装置包括音乐属性数据库，其内存有多首歌曲和对应于每一首歌 曲的音乐属性。
6. 根据权利要求5所述的机器人，其中，所述音乐属性数据库内 还储存有对应于每一首歌曲的指定操作属性，并且所述音乐播方文装置还包括丰IT出装置，用来将歌曲的指定操作属性;输出至所述智能 装置，以使所述智能装置输出包括所述指定操作属性的所述行 为信号。
7. 根据权利要求6所述的机器人，其中，所述行为装置还包括操作控制装置，用来根据包括所述指定操作属性的所述 行为信号来控制所述机器人的操作。
8. 根据权利要求6所述的机器人，其中，所述智能装置包括分析装置，用来根据所述输出装置所输出的信号产生相 对应的操作数据，并输出包括所述操作数据的所述行为信号。
9. 根据权利要求1所述的机器人，还包括信号理解数据库，其内存有关于所述输入信号的所述命
10.—种控制才几器人的方法，包括以下步骤(a) 根据使用者所下达的命令来产生相对应的命令信—弓——,(b) 检测背景环境信息以产生相对应的环境信号；(c )根据所述命令信号与所述环境信号产生相对应的行 为信号；以及(d)根据所述行为信号来使所述机器人执行操作。令信号。
全文摘要
家庭娱乐机器人包括识别单元、环境检测单元、智能单元，以及行为单元。识别装置接收使用者所下达的输入信号，并输出相对应的命令信号。环境检测单元检测背景环境信息，并输出相对应的环境信号。智能单元根据命令信号与环境信号输出相对应的行为信号。行为单元根据行为信号来控制机器人的操作。在本发明中，使用者可用不同方式下达播放歌曲的命令，并不需要明确地指定歌曲的名称，本发明的交互式家庭娱乐机器人会根据使用者先前的点歌纪录来播放歌曲。此外，本发明的交互式家庭娱乐机器人能同时根据使用者下达的命令与背景环境来播放歌曲和执行操作，因此能和使用者进行较为活泼的互动。
文档编号G06F3/01GK101271318SQ20071008726
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者曾伟能, 林泰维, 陈宏义, 陈英材 申请人:明基电通股份有限公司