一种基于机器学习的家庭场景语义理解方法及装置与流程

本发明涉及人工智能技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于机器学习的家庭场景语义理解方法及装置。

背景技术：

人工智能（英语：artificialintelligence，缩写为ai）亦称智械、机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。该词也指出研究这样的智能系统是否能够实现，以及如何实现。人工智能于一般教材中的定义领域是“智能主体（intelligentagent）的研究与设计”，智能主体指一个可以观察周遭环境并作出行动以达致目标的系统。人工智能的研究是高度技术性和专业的，各分支领域都是深入且各不相通的，因而涉及范围极广。ai的核心问题包括建构能够跟人类似甚至超卓的推理、知识、规划、学习、交流、感知、移物、使用工具和操控机械的能力等。当前有大量的工具应用了人工智能，其中包括搜索和数学优化、逻辑推演。而基于仿生学、认知心理学，以及基于概率论和经济学的算法等等也在逐步探索当中。思维来源于大脑，而思维控制行为，行为需要意志去实现，而思维又是对所有数据采集的整理，相当于数据库，所以人工智能最后会演变为机器替换人类。

现有的人工智能正在逐渐的改善周边环境，以达到解放劳动力输出的效果，大大降低输出成本，且智能家居也出现在人们视野中，但现有的智能机器虽然极大的提高了我们的生活品质，但在实际应用中经常会因为命令者的口音问题造成实际命令指令的错误，需要人工再次进行调整，无法保证使用者的使用效果。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于机器学习的家庭场景语义理解方法及装置，本发明所要解决的技术问题是：如何提高智能机器的指令接收准确率，以保证其投放市场。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器学习的家庭场景语义理解装置，包括装置本体和顶壳，所述装置本体与顶壳固定连接，所述顶壳一侧固定设有显示屏，所述顶壳顶部固定设有信号收发器，所述装置本体一侧设有扬声器和麦克风，所述装置本体四周均固定设有接近传感器，所述靠近显示屏一侧的接近传感器顶部固定设有红外热成像摄像头，所述装置本体底部设有传动机构；

所述装置本体内腔固定设有蓄电池，所述装置本体外壁设有与蓄电池适配的充电口；

所述顶壳内部设有控制器，所述控制器包括单片机、定时器、信息存储器、电子温度计和信息转换器；

所述单片机作为中央处理器，用于处理本装置的电信号数据及控制命令的发出，所述单片机联网设置，可通过信号收发器接收外界实时天气情况；

所述定时器用于命令发出后的时间倒计时；

所述信息存储器用于存储多种方言及普通话的语言信息库及历史行为信息的记录中心；

所述电子温度计用于测量室内的实时温度，用于与信号收发器接收到的室外实时温度进行对比，测得温度差；

所述信息转换器包括信息转换器a和信息转换器b，所述信息转换器a用于将接收到的语音命令与语言信息库内方言对比，确定命令内容，所述信息转换器b用于将确定命令转换成文字显示于显示屏；

所述传动机构包括转动轮、控制杆、转向舵机和驱动电机，所述转动轮、控制杆和驱动电机配合使用可带动装置本体前后位置移动，所述控制杆与转向舵机配合使用可带动装置本体进行转向。

在一个优选地实施方式中，所述显示屏、信号收发器、扬声器、麦克风、接近传感器、红外热成像摄像头、传动机构、定时器、信息存储器、电子温度计和信息转换器均与单片机电性连接。

在一个优选地实施方式中，所述显示屏设置为触摸屏，所述驱动电机设置为正反转电机。

在一个优选地实施方式中，所述扬声器的播放分贝值设置为50-60分贝，为正常说话分贝值，避免声音过高影响已熟睡的命令发起人或邻居，且又防止声音过小影响命令发起者听到提示内容。

在一个优选地实施方式中，所述信号收发器包括信号接收器和信号发射器，所述信号发射器设置为红外信号发射器，可与大多家电控制信号匹配，以达到控制命令下达的效果。

在一个优选地实施方式中，所述接近传感器的检测距离设置为0.3-0.5m，防止检测距离过小造成的惯性碰撞或检测距离过大部分过道无法通过，所述红外热成像摄像头检测距离不低于15m，防止室内空间较大造成本装置无法寻找到命令发起者位置。

本发明还包括基于机器学习的家庭场景语义理解装置的使用方法，具体使用步骤如下：

s1、命令语言设定：使用者根据家庭成员语言习惯，经显示屏选用适宜的方言语种进行确定，方便本装置对后续命令口令的确定，随后设置常用的唤醒口令（类似于hi、激活类的简单口语，方便使用者的使用）进行确定，并由显示屏设置定时器的倒计时长；

s2、口令激活：使用者读出步骤s1设定的唤醒口令，经麦克风采集后将其传输至单片机，单片机控制本装置解除待机状态，避免使用者突然发布命令无法有效接收造成工作无法顺畅进行；

s3、移动位置接收命令：唤醒后的装置本体，经红外热成像摄像头检测室内命令发起人位置（因室内人数较少，近距离检测到的人确定为命令发布者），将检测位置信号传输至单片机，单片机控制驱动电机工作，经控制杆带动转动轮转动，带动装置本体整体向命令发起者位置移动，期间过发生障碍物，可由接近传感器检测并传输至单片机，单片机控制转向舵机工作，带动转动轮转向，规避障碍物以到达命令发起者位置；

s4、发布控制命令：装置本体移动至命令发起者身边，使用者进行语言控制命令发布；

s5、确定命令内容：麦克风采集步骤s4中发布的控制命令后传输至单片机，后经信息转换器a将其与语言信息库内步骤s1选定的语言进行口音对比，将其转换成普通话，并经信息转换器b转换成文字显示于显示屏上，并经扬声器进行语音提示命令发布者确定；

s6、控制命令执行：若步骤s5中待确定命令未得到确认，则由命令发布者重新下达控制命令；若待确定命令得到确认，单片机控制信号收发器将命令内容转换成控制信号发射，对控制命令内的对应电器发出控制信号，如打开空调则由信号收发器控制空调开启，而开启温度可根据信息存储器内的历史行为信息进行确定，保证开启后的温度为使用者舒适温度；若为打开电视则由信号收发器控制电视开启，而开启后频道可根据信息存储器内的历史行为信息进行确定，直接开启影视或体育频道；

s7、定时提醒：步骤s6中控制信号发出后，定时器开始时长倒计时，待其到达步骤s1中设定的时长后，由单片机控制红外热成像摄像头查询命令者位置，按照步骤s3移动至命令者身边，并由扬声器进行使用时长提醒，若未得到来自命令者的回应，单片机控制信号收发器发出控制信号，对步骤s6开启的电器进行关闭（如空调开启后命令者熟睡，可有效避免电源浪费和使用者着凉的问题）；若得到来自命令者的回应，则按照步骤s4和步骤s5进行关闭电器或不关闭的命令执行，单片机接收外界实时温度，与电子温度计测量的室内实时温度对比，若温度差较小，则同样可在空调开启状态由扬声器进行关闭提醒。

在一个优选地实施方式中，所述步骤s1中计时器的设定时长不短于2小时，若时间较短则命令发起者未达到眼部疲劳期或熟睡，进行提醒会影响使用者的体验感。

在一个优选地实施方式中，所述步骤s7中温度差设置值为不大于8℃，若设置温差值过大，自主关闭空调后会因室内外空气对流造成室内温度改变，造成使用者体感较差，发生冻醒或热醒的可能性。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设有控制器、红外热成像摄像头和传动机构，可由红外热成像摄像头判定指令发出者的位置，并经控制器控制传动机构运动，带动装置本体移动至指令发布者的身边，进行指令的确认，且信息存储器内的语言信息库可作为文库，对不同方言的命令进行解读，从而保证指令发布时的接收准确度，避免命令解读错误给使用者带来的困扰，从而扩大了本装置的投放市场；

2、本发明通过设有定时器、信息存储器和电子温度计，可在控制命令发出后进行倒计时，并在计时结束后进行关闭提醒，避免使用者在电器开启后熟睡或外出造成电器的连续工作，且电子温度计可检测室内温度与单片机接收的实时外界温度进行温度对比，在温差较小时进行语音提醒，若无人回复自主关闭空调，可保证本装置控制系统的智能度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的装置本体底视图。

图3为本发明的工作流程示意图。

附图标记为：1装置本体、2顶壳、3显示屏、4信号收发器、5扬声器、6麦克风、7接近传感器、8红外热成像摄像头、9传动机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-2所示的一种基于机器学习的家庭场景语义理解装置，包括装置本体1和顶壳2，所述装置本体1与顶壳2固定连接，所述顶壳2一侧固定设有显示屏3，所述显示屏3设置为触摸屏，所述顶壳2顶部固定设有信号收发器4，所述装置本体1一侧设有扬声器5和麦克风6，所述装置本体1四周均固定设有接近传感器7（型号设置为e2enext），所述靠近显示屏3一侧的接近传感器7顶部固定设有红外热成像摄像头8（型号设置为xy-ir313），所述装置本体1底部设有传动机构9；

所述扬声器5的播放分贝值设置为50-60分贝，为正常说话分贝值，避免声音过高影响已熟睡的命令发起人或邻居，且又防止声音过小影响命令发起者听到提示内容，所述信号收发器4包括信号接收器和信号发射器，所述信号发射器设置为红外信号发射器，可与大多家电控制信号匹配，以达到控制命令下达的效果，所述接近传感器7的检测距离设置为0.3-0.5m，防止检测距离过小造成的惯性碰撞或检测距离过大部分过道无法通过，所述红外热成像摄像头8检测距离不低于15m，防止室内空间较大造成本装置无法寻找到命令发起者位置；

所述装置本体1内腔固定设有蓄电池，所述装置本体1外壁设有与蓄电池适配的充电口；

所述顶壳2内部设有控制器，所述控制器包括单片机、定时器、信息存储器、电子温度计和信息转换器；

所述单片机（型号设置为m68hc16）作为中央处理器，用于处理本装置的电信号数据及控制命令的发出，所述单片机联网设置，可通过信号收发器4接收外界实时天气情况；

所述定时器用于命令发出后的时间倒计时；

所述信息存储器用于存储多种方言及普通话的语言信息库及历史行为信息的记录中心；

所述电子温度计用于测量室内的实时温度，用于与信号收发器4接收到的室外实时温度进行对比，测得温度差；

所述信息转换器包括信息转换器a和信息转换器b，所述信息转换器a用于将接收到的语音命令与语言信息库内方言对比，确定命令内容，所述信息转换器b用于将确定命令转换成文字显示于显示屏3；

所述传动机构9包括转动轮、控制杆、转向舵机和驱动电机，所述驱动电机设置为正反转电机，所述转动轮、控制杆和驱动电机配合使用可带动装置本体1前后位置移动，所述控制杆与转向舵机配合使用可带动装置本体1进行转向，所述显示屏3、信号收发器4、扬声器5、麦克风6、接近传感器7、红外热成像摄像头8、传动机构9、定时器、信息存储器、电子温度计和信息转换器均与单片机电性连接。

本发明还包括如图3所示的基于机器学习的家庭场景语义理解装置的使用方法，具体使用步骤如下：

s1、命令语言设定：使用者根据家庭成员语言习惯，经显示屏3选用适宜的方言语种进行确定，方便本装置对后续命令口令的确定，随后设置常用的唤醒口令（类似于hi、激活类的简单口语，方便使用者的使用）进行确定，并由显示屏3设置定时器的倒计时长，计时器的设定时长不短于2小时，若时间较短则命令发起者未达到眼部疲劳期或熟睡，进行提醒会影响使用者的体验感；

s2、口令激活：使用者读出步骤s1设定的唤醒口令，经麦克风6采集后将其传输至单片机，单片机控制本装置解除待机状态，避免使用者突然发布命令无法有效接收造成工作无法顺畅进行；

s3、移动位置接收命令：唤醒后的装置本体1，经红外热成像摄像头8检测室内命令发起人位置（因室内人数较少，近距离检测到的人确定为命令发布者），将检测位置信号传输至单片机，单片机控制驱动电机工作，经控制杆带动转动轮转动，带动装置本体1整体向命令发起者位置移动，期间过发生障碍物，可由接近传感器7检测并传输至单片机，单片机控制转向舵机工作，带动转动轮转向，规避障碍物以到达命令发起者位置；

s4、发布控制命令：装置本体1移动至命令发起者身边，使用者进行语言控制命令发布；

s5、确定命令内容：麦克风6采集步骤s4中发布的控制命令后传输至单片机，后经信息转换器a将其与语言信息库内步骤s1选定的语言进行口音对比，将其转换成普通话，并经信息转换器b转换成文字显示于显示屏3上，并经扬声器5进行语音提示命令发布者确定；

s6、控制命令执行：若步骤s5中待确定命令未得到确认，则由命令发布者重新下达控制命令；若待确定命令得到确认，单片机控制信号收发器4将命令内容转换成控制信号发射，对控制命令内的对应电器发出控制信号，如打开空调则由信号收发器4控制空调开启，而开启温度可根据信息存储器内的历史行为信息进行确定，保证开启后的温度为使用者舒适温度；若为打开电视则由信号收发器4控制电视开启，而开启后频道可根据信息存储器内的历史行为信息进行确定，直接开启影视或体育频道；

s7、定时提醒：步骤s6中控制信号发出后，定时器开始时长倒计时，待其到达步骤s1中设定的时长后，由单片机控制红外热成像摄像头8查询命令者位置，按照步骤s3移动至命令者身边，并由扬声器5进行使用时长提醒，若未得到来自命令者的回应，单片机控制信号收发器4发出控制信号，对步骤s6开启的电器进行关闭（如空调开启后命令者熟睡，可有效避免电源浪费和使用者着凉的问题）；若得到来自命令者的回应，则按照步骤s4和步骤s5进行关闭电器或不关闭的命令执行，单片机接收外界实时温度，与电子温度计测量的室内实时温度对比，若温度差较小，则同样可在空调开启状态由扬声器5进行关闭提醒，温度差设置值为不大于8℃，若设置温差值过大，自主关闭空调后会因室内外空气对流造成室内温度改变，造成使用者体感较差，发生冻醒或热醒的可能性。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。