【技术实现步骤摘要】
一种基于自然语言交互的机器人空间认知方法及系统
本专利技术涉及人机交互
，更具体地，涉及一种基于自然语言交互的机器人空间认知方法及系统。
技术介绍
星球探测、野外救援等非结构化环境下，机器人无法理解全部的环境信息，独立完成任务的难度和效率仍然存在很大的问题。人在综合感知、预测判断、空间推理等方面的能力优势可较好地弥补这种不足，人机协同是执行任务的有效方法。人机交互方式是人机协同过程的关键点之一，自然友好的人机交互方式能够有效提升交互水平。自然语言作为自然交互方式的一种，具备“非受限性”，人无需扭曲自然的思维和行为方式去适应机器人的要求，同时对环境和设备的要求不高，较为适用于非结构化环境，在移动机器人领域得到了广泛应用。人机协同完成任务的过程中涉及空间信息的加工，即空间认知。由于人机间的空间认知机制存在巨大的差异，机器人难以理解基于自然语言表达的空间信息，只能接收单向结构化的控制指令，频繁低速的交互极大地影响了作业效率。要解决这一问题，重点在于机器人如何能够理解人对于空间信息的认知表达。现有技术基于认知理论框架实...
【技术保护点】
1.一种基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立基于自然语言表达的空间信息语料库，包括：目标属性特征描述语料和目标位置特征描述语料；/n根据预设的语法规则将所述目标属性特征描述语料和目标位置特征描述语料转化成关键词数组；所述关键词包括：目标物名称、参照物名称、方向关系以及距离关系；/n根据所述关键词数组中包含的物体相关特征，判断目标物、参照物所属类别和空间位置计算关系，所述类别包括点状物和面状物，所述空间位置计算关系包括如下关系中的至少一种：目标物相对参照物的方向关系、目标物相对参照物的距离关系以及目标物相对至少两个参照物的拓扑关系；/n根据...
【技术特征摘要】
1.一种基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立基于自然语言表达的空间信息语料库，包括：目标属性特征描述语料和目标位置特征描述语料；
根据预设的语法规则将所述目标属性特征描述语料和目标位置特征描述语料转化成关键词数组；所述关键词包括：目标物名称、参照物名称、方向关系以及距离关系；
根据所述关键词数组中包含的物体相关特征，判断目标物、参照物所属类别和空间位置计算关系，所述类别包括点状物和面状物，所述空间位置计算关系包括如下关系中的至少一种：目标物相对参照物的方向关系、目标物相对参照物的距离关系以及目标物相对至少两个参照物的拓扑关系；
根据目标物、参照物所属类别和所述空间位置计算关系，确定目标物的坐标范围，以便后续进行目标物搜索。
2.根据权利要求1所述的基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，物体所属类别，通过如下方式判断：
若待判断类别的物体是独立的物体，将其抽象为点状物体或者是面状物体都不影响自身或者除待判断类别物体以外的其他物体的空间位置表达时，将该物体视为点状物；
若待判断类别的物体面积占比大于预设值，将其抽象为点状物体时影响其自身或除待判断类别物体以外的其他物体的空间位置表达时，将该物体视为面状物。
3.根据权利要求2所述的基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，根据目标物相对参照物的方向关系，通过如下步骤求解目标物的坐标范围：
当参照物为点状物时，采用八方向锥形模型，将整个二维的空间平面分成带有方向性的八个部分，每两个方向的间隔为45度；设点状参照物位于坐标系原点，对于空间中任意一点状目标物，根据预设的多条直线约束，得到点状目标物相对于点状参照物在不同方向下的坐标位置集合；
当参照物为面状参照物时，使用最小边界矩形模型，确定面状参照物及其最小外接矩形，将所述最小外接矩形的四条矩形边所在直线作为各个方向的分界线；根据所述各个方向的分界线确定点状目标物相对于面状参照物在不同方向下的坐标位置集合；
若有两个参照物，则只需根据不同的参照物方位描述分别确定目标物坐标位置范围，然后求两者范围交集。
4.根据权利要求3所述的基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，根据目标物相对参照物的距离关系，所述距离关系包括：定量距离、定性距离或时间距离；通过如下步骤求解目标物的坐标范围：
当距离关系为定量距离，若参照物为点状参照物，点状目标物在距离点状参照物的距离为定量距离以及误差距离范围区域；
当距离关系为定性距离，为不同粒度级的距离预设不同的距离阈值，若参照物为点状参照物，点状目标物在距离点状参照物的距离为定性距离范围区域；
当距离关系为时间距离，将时间距离转化成定量距离之后，再确定点状参照物的坐标范围；
当使用目标物与两个参照物的距离关系来描述目标物位置时，需根据不同的参照物距离描述分别确定目标物体的坐标范围，两者求交集确定最终的目标物坐标范围。
5.根据权利要求4所述的基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，根据目标物相对参照物的距离关系和方向关系，通过如下步骤求解目标物的坐标范围：
分别按照目标物相对参照物的距离关系和方向关系两个约束条件求解目标物的坐标范围，最后求两个坐标范围的交集，确定最终的目标物坐标范围。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于自然语言交互的机器人空间认知方法，其特征在于，根据目标物相对至少两个参照物的拓扑关系，通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：付艳，邱侃，李世其，王峻峰，程力，王晓怡，谭杰，李雪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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