面向家庭服務(wù)機(jī)器人的中文指令處理研究.pdf

1、人-機(jī)器人交互(Human-Robot Interaction, HRI)是人機(jī)交互(Human-Computer Interaction, HCI)的一個(gè)重要分支，是人與機(jī)器人之間相互交流的紐帶。作為一種HRI方式，中文指令是服務(wù)任務(wù)的一種自然語言描述形式。因此，如何對(duì)中文指令進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)器人可以直接理解的動(dòng)作序列，是提高機(jī)器人智能性和自主性的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。本論文就是以面向家庭服務(wù)機(jī)器人的中文指令為研究對(duì)象，從顯性信息提

2、取、隱性信息提取、人-物關(guān)系提取以及機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃這四個(gè)問題展開相關(guān)研究。
　　首先，針對(duì)如何提高在家庭環(huán)境下中文指令信息提取全面性的問題，提出一種基于分層概率混合模型的顯性信息提取方法。以句法結(jié)構(gòu)與語義信息之間存在的映射關(guān)系為基礎(chǔ)，預(yù)定義五類顯性信息，并依據(jù)中文詞(或短語)的語法設(shè)計(jì)合理的顯性信息組塊規(guī)則；利用無向圖思想，構(gòu)建用于顯性信息組塊標(biāo)注的條件隨機(jī)場(chǎng)模型；利用貝葉斯統(tǒng)計(jì)方法，構(gòu)建用于顯性信息提取的貝葉斯分類器；通過仿真實(shí)

3、驗(yàn)和基于中文指令處理系統(tǒng)的顯性信息提取實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該模型的有效性和可行性。
　　其次，針對(duì)家庭服務(wù)機(jī)器人在理解中文指令時(shí)如何提取指令之外相關(guān)實(shí)體信息的問題，提出了一種基于層疊深度置信網(wǎng)絡(luò)模型的隱性信息提取方法。依據(jù)理解中文指令中蘊(yùn)含的服務(wù)任務(wù)時(shí)涉及的實(shí)體，預(yù)定義兩類隱性信息；在全息地圖的基礎(chǔ)上，構(gòu)建層疊深度置信網(wǎng)絡(luò)模型，利用能量函數(shù)設(shè)計(jì)隱性信息提取算法；通過仿真實(shí)驗(yàn)和基于中文指令處理系統(tǒng)的隱性信息提取實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該模型的有效性和可行性

4、。
　　再次，針對(duì)已有語義關(guān)系提取方法無法直接移植到家庭環(huán)境中提取人與物之間存在的多類語義關(guān)系的問題，提出一種基于多核支持向量機(jī)模型的人-物關(guān)系提取方法。依據(jù)家庭環(huán)境中人與物之間的聯(lián)系，預(yù)定義四類人-物關(guān)系；以人和物在中文指令中的詞匯特征、短語特征、排序特征和屬性特征為基礎(chǔ)，構(gòu)建人-物實(shí)體對(duì)的多特征組合；將詞匯核、句法核和屬性核作為基核函數(shù)，利用線性加權(quán)求和方法構(gòu)造多核函數(shù)；利用簡(jiǎn)單多核學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練多核支持向量機(jī)模型；通過仿真實(shí)驗(yàn)

5、和基于中文指令處理系統(tǒng)的人-物關(guān)系提取實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該模型的有效性和可行性。
　　最后，針對(duì)已有任務(wù)規(guī)劃方法不能將中文指令轉(zhuǎn)化為家庭服務(wù)機(jī)器人可以理解的動(dòng)作序列的問題，設(shè)計(jì)了一種基于解析模板的機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃方法。依據(jù)顯性信息包含實(shí)體的數(shù)量和類型，對(duì)中文指令進(jìn)行分類，并給出相應(yīng)服務(wù)任務(wù)的定義；在人-物關(guān)系和任務(wù)/步驟聯(lián)合表的基礎(chǔ)上，利用任務(wù)分解規(guī)則設(shè)計(jì)解析模板以及機(jī)器人的動(dòng)作/狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程；以此為基礎(chǔ)，將中文指令轉(zhuǎn)化為機(jī)器人操作語言表示