一种用于机器人情感模拟的电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于机器人情感模拟的电路及其控制方法。本发明专利技术的电路包括：微处理器，用以处理需要进行情感模拟的信息；存储器，用以存储对于事物的经验认识，作为经验库，它包括感性存储区和理性存储区；加法器电路，用以将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，以输出电压的形式实现情感模拟，其中，加法器电路经过忆阻器改进，用忆阻器代替电阻，由于忆阻器能在外加电压的控制下改变其阻值，因此能够将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，得到输出电压，以不同的输出电压表示机器人对事物的不同的反应，从而以输出电压的形式实现机器人的情感模拟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人情感模拟的电路，尤其涉及一种关于利用忆阻器实现的神经元电路控制实现机器人情感模拟的电路及其控制方法。
技术介绍
在信息化社会高速发展的进程中，智能机器人是信息科学进步的高端产物和典型代表。它已经在工业制造、自动化、医疗设备、军事应用、科学探索等诸多领域起到了无法替代的作用。随着信息化程度的不断提高，人们对于机器人要求也随之增加，由精密机械控制向智能化不断发展。现有的机器人多数是基于预设程序进行操作的，在人类情感模拟和学习能力的体现上还不能较好的满足人们的要求，这使得机器人在情感模拟和学习上需要有所突破。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种用于机器人情感模拟的电路。本专利技术的电路包括微处理器，用以处理需要进行情感模拟的信息；存储器，用以存储对于事物的经验认识，作为经验库，它包括感性存储区和理性存储区；加法器电路，用以将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，从而以输出电压的形式实现情感模拟。存储器以数值的方式存储机器人对事物的经验，感性存储区储存储代表感性认识的感性经验值，以及理性存储区存储代表理性认识的理性经验值。加法器电路经过忆阻器改进，用忆阻器代替电阻，受感性经验值控制代表感性判断的忆阻器称作感性忆阻器，受理性经验值控制代表理性判断的忆阻器称作理性忆阻器， 由于忆阻器能在外加电压的控制下改变其阻值，能够使得感性输入电压的权重和理性输入电压的权重可编程，因此能够将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，得到输出电压，以不同的输出电压表示机器人对事物的不同的反应，从而以输出电压的形式实现机器人的情感模拟。本专利技术的另一目的在于提供该电路用于情感模拟的控制方法。上述电路用于具有感知器和中枢处理器的机器人的情感模拟，其控制方法如下1)机器人的感知器接收到外界信息后，将此信息转换为机器人可以识别和处理的电信号，然后将此电信号传输给中枢处理器；2)中枢处理器将来自感知器的电信号进行预处理，提取出需要进行情感模拟的信息，并将此需要进行情感模拟的信息输入到进行情感模拟的微处理器；3)微处理器根据需要进行情感模拟的信息从存储器中寻找对应或者类似的经验， 分别从感性存储区和理性存储区读取代表感性认识的感性经验值和代表理性认识的理性经验值，如果没有直接对应或者类似的经验，则在存储器的感性存储区和理性存储区中分别开辟一个未使用的存储单元存储此信息；4)微处理器按照感性经验值和理性经验值，分别将相应的用于代表感性判断的感性忆阻器的阻值Ml和用于代表理性判断的理性忆阻器的阻值M2设定到对应的值，并对相应的感性输入电压Vinl和理性输入电压Vin2给予相应的值；5)经过忆阻器改进的加法器电路的输出电压Vo满足Vo = Vinl · Rf/ Ml+Vin2 · Rf/M2，以此输出电压来实现机器人的情感模拟。 本专利技术的控制方法进一步包括改变机器人对事物认识的方法。上述电路同样可以对机器人作为经验库的存储器内存储的作为经验值的存储数据进行修改，这可以是人为控制写入的，也可以是机器人在接收外界信息后做出的对相应于该事物经验的反应，方法如下如果是人为控制写入的，则可以直接通过控制存储器的外围电路对需要修改的存储数据(经验值)直接进行修改，方法与修改存储器内数值的方法相同；如果是机器人在接收外界信息后做出的对相应于该事物经验的反应，则其过程如下1)机器人的感知器接收到外界信息后将此信息转换为机器人可以识别和处理的电信号，然后将此电信号传输给中枢处理器进行处理；2)中枢处理器提取出需要进行情感模拟的信息，接着将此需要进行情感模拟的信息输入到情感模拟微处理器；3)微处理器判断并提取出需要进行情感模拟的信息中用来修改作为经验库的存储器中存储数据的信息，然后按照此信息的要求对存储器中相应的需要进行修改的存储数据进行修改。附图说明图1是用于机器人情感模拟的电路的示意图。图2是用于机器人情感模拟的电路的控制方法的流程图。具体实施例方式下边结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明，具体给出一种情况下机器人情感控制实现的方法，但不以任何方式限制本专利技术的范围。对于人类而言，无论是感性或者理性的判断，其外在的表达形式上是一样的(譬如对某个人微笑或者怒视)，所以本专利技术将机器人所有的行为都定义为理性行为，只是在输出前将感性判断和理性判断进行加权计算，最终得到情感模拟的输出电压。本专利技术的机器人的情感模拟以此为前提。忆阻器的发现在很大程度上为机器人学习的提供了物理实现的器件基础，用经过忆阻器改进的加法器电路对机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，最终可以得到情感模拟的输出，本专利技术是输出电压值。如图1所示，用于机器人情感模拟的电路包括微处理器1，用于处理进行情感模拟的信息；存储器2，用以存储对于事物的经验认识，作为经验库，它包括感性存储区和理性存储区，分别以数值的方式存储代表感性认识的感性经验值和代表理性认识的理性经验值；经过忆阻器改进的加法器电路，由于忆阻器能在外加电压的控制下改变其电阻值，根据输出电压Vo的表达式Vo = Vinl · Rf/Ml+Vin2 · Rf/M2可知， 用忆阻器替代未经改进的加法器中的电阻，能够使得感性输入电压Vinl的权重Rf/Ml和理性输入电压Vin2的权重Rf/M2可编程，将经过忆阻器改进的加法器电路用于将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，得到输出电压，以不同的输出电压表示机器人对事物的不同的反应，从而以输出电压的形式实现机器人的情感模拟。以这样一种情况为例来说明上述情感模拟电路的具体途径本专利技术的机器人的情感分为两种态度喜欢和不喜欢，按照态度的程度的不同分为四种反应表示喜欢态度的微笑以及程度更深的拥抱，表示不喜欢态度的不理睬以及程度更深的怒视。机器人遇到一个人，这个人从感性层面上是一个机器人讨厌的人，从理性层面上是一个非常受人尊重和喜爱的人，但总体上机器人对这个人的态度是不喜欢的，输出电压的值表示控制机器人对这个人的态度，为简单起见本专利技术的实施例仅列出四种不同的反应，按照人的实际情况可以划分为更多种不同的反应。首先对图1所示电路中各个电阻的阻值进行一下设定Rf= IOkQ，忆阻器的阻值范围是Ik Ω IOOk Ω。输入电压Vinl和Vin2以及输出电压Vo的控制可以有两种不同的选择。第一种，用输入电压和输出电压的正值和负值分别表示喜欢、不喜欢的态度，输出电压值的电压绝对值的高低表示相应态度的程度高低，可以取输入电压的绝对值均为0. 2V。输出电压的范围的区间所对应的机器人的反应为拥抱——Vo > 2V，微笑——OV < Vo彡2V，不理睬--2V < Vo ^ 0V，怒视——Vo ^ -2V。第二种，输入Vinl、Vin2均采用0. 2V电压，输出电压的范围所对应的机器人的反应为拥抱——Vo > 3V，微笑——2V < Vo < 3V， 不理陳——IV <Vo^ 3V，怒视——Vo ^ IV。存储器内分为感性存储区和理性存储区，分别用于以数值的形式存储对于特定事物的感性认识和理性认识的态度及其程度。对应于上述两种电压设定的方法，存储值对忆阻器的阻值的设定可以有两种方法。对应于第一种电压设定方法，可用存储值的正负分别表示喜欢和不喜欢，并以此来设定Vin本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于机器人情感模拟的电路，机器人具有感知器和中枢处理器，其特征在于，所述用于机器人情感模拟电路包括：一微处理器，用以处理需要进行情感模拟的信息；一存储器，用以存储对于事物的经验认识，包括感性存储区和理性存储区；以及一加法器电路，用以将机器人的感性判断和理性判断进行加权计算，以输出电压的形式实现情感模拟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄如，杨庚雨，张丽杰，叶乐，谭胜虎，蔡一茂，邹积彬，唐昱，秦石强，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11