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《北京科技大学》 2015年
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基于仿人机器人的人机交互与合作研究

王毅  
【摘要】:“感知”智能时代推动人工智能向着心理学、脑科学、认知科学、神经科学与计算技术相融合的“灵魂”智能时代不断发展。在智能的人机交互与合作过程中,仿人机器人不仅需要具备仿人外形,更重要的是具备仿人的情感、仿人的思维以及仿人行为,以满足助老助残、精神慰藉、康复治疗等社会服务需求。本文围绕表情交互的过程中仿人机器人的情感决策与联想记忆展开研究。首先,基于儿童博弈任务心理实验范式,在情感自发转移及刺激转移模型上,完成人工情感产生引擎的Benchmark测试过程;其次,将QSIM推理与层次分析法引入到多Agent系统中,构建起一种基于情感推理的多Agent'情感决策模型,并通过层级结构化的方法解决了仿人机器人在智能家居环境中的复杂决策问题;而后,基于情感能量理论,建立起基于HMM(Hidden Markov Model)的自发转移与刺激转移相结合的心境状态调节算法,并在此基础上实现了仿人机器人联想记忆模型的设计与实现;最后,将上述理论、算法融入人机表情交互平台中,分析、验证模型的有效性。 本文的主要创新点如下: (1)针对基于心理试验范式的人工情感产生引擎的Benchmark问题展开研究,建立了一种基于概率有限状态机的范式描述模型,将儿童博弈任务心理实验范式作为人工情感产生引擎的Benchmark问题的一部分,以通用性、有效性作为评价指标,从情绪强度变化、纸牌选择变化、收益变化、选择次数四个方面对引擎的性能进行评价,并在基于马尔可夫链基本理论的自发转移与刺激转移的情感产生模型上研究其测试过程。实验结果表明,本文所设计的人工情感产生引擎可以较为真实的模拟儿童在博弈任务中的心理过程,为特定模式下的心理模型验证提供统一的输入基础。 (2)依据情感决策体系结构,在传统多Agent群体决策支持系统框架基础上,将Agent内部拆分为决策分析、用户交互、数据处理和信息路由模块,从而有效利用Agent的反应性、自主性和社会性等特点来实现实时的数据采集、决策目标分析和相互协作功能,为人机和谐交互提供保障;此外,将QSIM推理与层次分析法用于多Agent的情感决策系统中,通过层级结构化的方法来解决智能家居环境中的复杂决策问题,进而实现对网络拓扑、环境状态、情感预测、机器人故障等不完全和不确定性知识的推理功能。从而在智能家居环境中构建起一种基于情感推理机的多Agent情感决策系统,并对上述模型与结构进行有效性验证,同时进一步优化仿人机器人情感决策能力。 (3)根据情感能量理论,将个性化的情感模型划分为情绪刺激转移随机过程、情绪自发转移随机过程、心境刺激转移控制过程和心境自发转移动态平衡过程,在此基础上,提出了一种基于HMM的自发转移与刺激转移相结合的心境状态调节算法,并通过记忆与心境间关联性的分析,结合机器人自身需求构建起一种基于BP神经网络模型的联想记忆方法,通过联想记忆训练实现针对心态动态变化调节与机器人自身需求相结合的联想记忆过程模拟,从而提出一种可用于仿人机器人的联想记忆模型,最终使机器人具备动态的心境变化与调节能力,实现外界激励下的情感计算过程。 (4)从系统结构、硬件机构、功能模块三个方面阐述了具备14自由度的仿人机器人平台的整体设计过程;基于PAD(Pleasure-Arousal-Dominance)三维情感空间的情感能量及情感状态转移模型,从情感特性角度,对情感状态的强度及衰减特性进行描述,实现了基于心理能量的仿人机器人情感控制及表情调节过程;搭建起基于C3编程语言与SQL Server数据库的人机交互管理系统,实现对于仿人机器人交互平台的交互管理,并将本文所研究的模型与算法应用于仿人机器人系统中进行交互实验,在此机器人平台上实现了集情感评价、情感决策、联想记忆、情感调节于一体的人机交互与合作过程。
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242;TP18

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 颜廷虎,毛玉良,钟秉林;基于联想记忆模型的模糊关系矩阵自学习机制[J];东南大学学报;1997年05期
2 吴伟国;孟庆梅;曲建俊;;情感建模方法研究[J];哈尔滨工业大学学报;2010年09期
3 肖勇;王建平;蒋晓魁;李晓峰;刘志刚;;八足蜘蛛仿生机器人的设计与实现[J];机电一体化;2006年06期
4 杨宏伟;潘志庚;刘更代;;一种综合可计算情感建模方法[J];计算机研究与发展;2008年04期
5 张灵玲,周文辉,韩耀伟,李俊,潘金贵,三枝武男,坂上修二,奥山明;基于Internet的课件信息发现和收集Agent的研究[J];计算机研究与发展;1999年04期
6 孙凤芳;朱晓冬;刘元宁;张晓旭;张巍;李为韬;李鑫;;一种Personality_OCC情感建模的新方法[J];吉林大学学报(理学版);2012年01期
7 王麟琨,徐德,谭民;机器人视觉伺服研究进展[J];机器人;2004年03期
8 许宏岩,付宜利,王树国,刘建国;仿生机器人的研究[J];机器人;2004年03期
9 顾立忠;苏剑波;;仿人机器人的头眼协调运动控制研究[J];机器人;2008年02期
10 黄志华;屠大维;赵其杰;;基于人机交互的移动服务机器人导航系统[J];机器人;2009年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱六璋;;浅析电网运行调度决策支持系统的应用[J];安徽电力;2005年02期
2 郑娜;李倩茹;马文惠;;基于决策支持的棉库管理系统设计与实现[J];安徽农业科学;2012年05期
3 孙凌川;颜宁;张志利;成跃;马振江;;备件运行量智能辅助决策系统的设计[J];兵工自动化;2007年09期
4 伍京华;蒋国瑞;;移动商务与传统商务销售商之间的价格博弈[J];北京工业大学学报;2007年04期
5 张国亮;刘宏;蒋再男;王捷;;视觉辅助遥操作在卫星在轨自维护中的应用[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
6 史雪飞;王志良;张琼;;模糊数学和有限状态机矩阵形式描述的人工情绪模型[J];北京科技大学学报;2010年09期
7 贾东永;黄强;田野;张伟民;高峻峣;;基于视觉前馈和视觉反馈的仿人机器人抓取操作[J];北京理工大学学报;2009年11期
8 吴琪,左万利;一个粮食聚类分析系统的设计与实现[J];北京联合大学学报(自然科学版);2005年03期
9 姚山;冯仲科;杨丹;;现代森林资源经营与管理信息系统建设[J];北京林业大学学报;2007年S2期
10 毕晓君,韩旭;组合导航标绘仪故障诊断专家系统[J];船舶工程;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄孝鹏;龚亲华;李振宇;许甜甜;;中国古代决策思想与现代决策科学的融合与发展[A];安徽省管子研究会2011年年会暨全国第六届管子学术研讨会交流论文集[C];2011年
2 史国振;孙汉旭;程时端;贾庆轩;张延恒;吴凡;;基于预估补偿的手眼伺服空间机器人控制方法研究[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
3 郝婷;孟正大;;机器人在复杂环境下的火炬识别[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
4 孙波;倪文琦;温海英;廖芳;;基于CBR的智能决策支持系统模型研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
5 王少锋;王崴;张进华;洪军;;基于生物力学特性仿人机器人的研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第七届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2008年
6 石照辉;史忠植;周树夏;黄瑞;封兴华;;颌面战创伤救治智能决策支持系统的设计和实现[A];2007中国口腔医院管理与信息化研讨会论文集[C];2007年
7 陈海峰;;一种智能性自动换肤技术研究[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年
8 孙常福;孔令丰;岳峰;赵国辉;;面向武器装备体系论证的网络智能群决策系统[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2008年
9 战晓苏;林宗楷;李正国;苏忠;张少华;;基于MAS的信息资源协同搜索系统的系统结构[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
10 郝婷;孟正大;;机器人在复杂环境下的火炬识别[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶海智;面向分布式关键任务系统的自律恢复机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈飞;基于Agent船载危险品应急管理资源协同分配机制研究[D];大连海事大学;2010年
4 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
5 汪澎;驾驶人警觉状态检测技术研究[D];江苏大学;2010年
6 李劲;城市生活垃圾规划管理智能决策支持系统[D];昆明理工大学;2008年
7 费玉莲;面向电子商务的谈判支持系统研究[D];浙江工商大学;2011年
8 张淑平;基于视觉的并联机器人位姿检测方法研究[D];东华大学;2010年
9 曾献辉;服饰智能适配系统的研究与应用[D];东华大学;2010年
10 肖人毅;面向过程的科研项目评价方法研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江达秀;基于HMAX模型的人脸表情识别研究[D];浙江理工大学;2010年
2 沈扬;协商僵局消解优化问题研究[D];郑州大学;2010年
3 郭凯;基于BDI的agent协商目标研究[D];郑州大学;2009年
4 梁晓丽;基于人脸检测识别的自动签到方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王云龙;潜艇抗沉智能决策系统的设计与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李林;多足仿生机器蟹结构设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 丁家振;基于DFR的多Agent社会行为机制及应用研究[D];苏州大学;2010年
8 范乐;基于DSP的超声波多普勒流量计设计与研究[D];河南理工大学;2010年
9 刘小晶;基于模糊语言偏好表示的群体决策支持评价方法研究[D];华东师范大学;2010年
10 张禹;模糊神经网络在移动通信网故障诊断中的应用[D];天津理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王冰清,怀进鹏;IDSS 中数据仓库和数据挖掘的研究与实现[J];北京航空航天大学学报;1998年04期
2 王志良;人工心理学──关于更接近人脑工作模式的科学[J];北京科技大学学报;2000年05期
3 宁淑荣;艾冬梅;班晓娟;曾广平;涂序彦;;软件人情感控制广义模型[J];北京科技大学学报;2007年04期
4 林鹤云;有限元快速仿真涡流检测探头阻抗信号的R-ψ-方法[J];电工技术学报;1998年06期
5 王玲,陈颖健;双足步行机器人P3──可自由行走的世界最尖端的类人型机器人[J];国外科技动态;2000年09期
6 翟军,冯英浚;联想记忆的一种递归实现方法[J];哈尔滨工业大学学报;1997年05期
7 丁训慎;蒸汽发生器在役检查技术的研究[J];核科学与工程;1998年01期
8 陈德智,唐磊,盛剑霓,邵可然;无限大均匀平板导体中的涡流场并矢格林函数[J];华中理工大学学报;2000年02期
9 王继成,邹涛,杨小江,潘金贵,张福炎;基于Internet的信息资源发现技术与实现[J];计算机研究与发展;1999年11期
10 杨宏伟;潘志庚;刘更代;;一种综合可计算情感建模方法[J];计算机研究与发展;2008年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 谢兴;社会网络中兴趣发现与信息组织的研究[D];复旦大学;2011年
2 腾少冬;应用于个人机器人的人工心理模型的研究[D];北京科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 薛璐影;文本情感分类相关问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 李英武;情绪调节策略对决策的影响[D];首都师范大学;2005年
3 年晓玲;基于扩展有限状态机软件测试用例自动生成的研究[D];西南交通大学;2005年
4 许伟;基于激光雷达环境信息处理的机器人定位/导航技术研究[D];南京理工大学;2006年
5 潘宇;个性化彩铃推荐系统的设计与实现[D];大连理工大学;2007年
6 肖东辉;基于主题与情感倾向的信息推荐算法研究[D];北京邮电大学;2008年
7 万雪飞;基于社会网络的协同过滤推荐技术研究[D];电子科技大学;2010年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 郑嫦娥;钱桦;;仿人机器人国内外研究动态[J];机床与液压;2006年03期
2 李良琦;;人脑可直接控制仿人机器人[J];机器人技术与应用;2007年01期
3 唐俊;;仿人机器人摔倒着地缓冲算法的研究[J];自动化博览;2008年Z2期
4 宋大雷;郑丽丹;杨荣荣;祁亚辉;;足球反作用力下仿人机器人姿态控制研究[J];微计算机信息;2010年05期
5 肖乐;张玉生;殷晨波;;仿人机器人双足行走模型研究[J];计算机工程;2011年12期
6 王险峰;洪炳镕;朴松昊;钟秋波;;一种仿人机器人跑步状态分析模型[J];计算机研究与发展;2011年09期
7 ;中国研制成功世界首个快速连续反应仿人机器人[J];硅谷;2011年20期
8 ;我国研制出世界首个具有快速连续反应能力的仿人机器人[J];科技与出版;2011年10期
9 ;能打乒乓球的仿人机器人研制成功[J];机电工程技术;2011年11期
10 ;我国仿人机器人关键部件取得突破性进展[J];中国科技信息;2012年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 钟华;吴镇炜;卜春光;;仿人机器人系统的研究与实现[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
2 李国进;易丐;;仿人机器人的一种双向动力学建模方法[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年
3 赵铁军;赵明扬;;仿人机器人柔性腰部机构设计[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
4 于爽;张永德;;一种仿人机器人面部的结构设计[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年
5 李艳杰;钟华;吴镇炜;李斌;;仿人机器人腰机构控制及分析实验平台研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
6 王少锋;王崴;张进华;洪军;;基于生物力学特性仿人机器人的研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第七届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2008年
7 王申江;郭祖华;;仿人机器人下蹲动作的最优控制[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
8 ;一种仿人机器人面部的结构设计(英文)[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年
9 龚海里;李斌;张国伟;王聪;郑怀兵;;仿人机器人伺服灵巧手臂模块化控制系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
10 周珂;冯帅;孙增圻;华芳;徐正光;;仿人机器人步态模型的抗干扰分析[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李凝;让“仿人机器人”走出实验室[N];科技日报;2008年
2 本报记者付毅飞;仿人机器人能亮相奥运会场吗?[N];科技日报;2003年
3 记者 李凝;仿人机器人会打太极拳[N];科技日报;2008年
4 国防科技大学 潘献飞 谭红力;仿人机器人新新“人类”[N];计算机世界;2002年
5 史晓波;仿人机器人能打太极拳[N];科技日报;2002年
6 记者 李江涛;仿人机器人“汇童”首次亮相[N];人民日报;2005年
7 吉星 本报记者 郭俊峰;首届仿人机器人“奥运会”开幕[N];黑龙江日报;2010年
8 记者 付毅飞 刘恕 李凝;我国仿人机器人竟是“武林高手”[N];科技日报;2005年
9 记者 汪永安;仿人机器人“智能脚”研制获突破[N];安徽日报;2012年
10 ;当梦想成为现实[N];经济参考报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张彤;仿人机器人步行控制及路径规划方法研究[D];华南理工大学;2010年
2 汤卿;仿人机器人设计及步行控制方法[D];浙江大学;2009年
3 杜鑫峰;基于视觉识别的仿人机器人足迹点规划研究[D];浙江大学;2011年
4 甘志刚;仿人机器人数字仿真与虚拟示教关键技术研究[D];华南理工大学;2009年
5 王毅;基于仿人机器人的人机交互与合作研究[D];北京科技大学;2015年
6 赵建东;仿人机器人行走误差自调整模糊控制研究[D];清华大学;2004年
7 付根平;仿人机器人的步态规划和步行控制研究[D];广东工业大学;2013年
8 王剑;仿人机器人在线运动规划方法研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 柯文德;基于人体运动相似性的仿人机器人运动规划关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
10 张江涛;面向仿人机器人的人工肌肉与关节研究[D];中国科学技术大学;2008年
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1 李耀;仿人机器人传感检测模块的设计实现[D];浙江大学;2010年
2 杨斌;仿人机器人分布式控制系统主控层的研究与实现[D];上海交通大学;2009年
3 陈韶飞;仿人机器人多控制器通信系统的研究[D];重庆大学;2010年
4 陈杜勇;基于三维陀螺仪姿态反馈的仿人机器人步行方法研究[D];华南理工大学;2010年
5 谭昶;基于视觉的仿人机器人智能交互方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 相远飞;双足仿人机器人步态规划与平衡控制[D];浙江大学;2011年
7 朱秋国;仿人机器人结构设计与分析[D];浙江大学;2011年
8 王中华;小型仿人机器人控制系统设计与研究[D];北京交通大学;2011年
9 刘延辉;仿人机器人头部视觉及嗅觉系统的研究[D];河北工业大学;2006年
10 杨庆;仿人机器人实时运动规划方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
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