[发明专利]一种智能实验容器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种智能实验容器及其使用方法，所述智能实验容器包括容器本体和控制模块，所述容器本体包括杯体，所述杯体外壁设置触摸传感器，所述杯体内侧设置摄像头、光源和流体物，所述摄像头和光源设置在杯体顶部，流体物设置在杯体底部；所述控制模块包括视觉模块、听觉模块、触觉模块和信息融合模块。通过信息融合模块处理获取的视觉、听觉或触觉信息，构建并执行完整的用户行为。本发明通过信息互补和信息独立两种融合策略，更加准确理解用户意图，实现自然的人机交互，可以及时纠正用户的错误操作，并通过语音合成模块引导其进行正确的实验操作。

技术领域

本发明涉及虚拟实验教学环境领域，具体涉及一种智能实验容器及其使用方法。

背景技术

随着计算机技术和网络技术的迅速发展，虚拟实验教学环境的研究已经成为了当前研究的一个新热点，将传统的化学实验采用虚拟仿真的技术模拟出来，可以加深学生对知识的理解。

在中学化学实验的教学中，需要通过倾倒物质，来让同学们观察某两种或多种化学物质混合的现象。目前的智能实验容器使用时，学生只能按部就班地进行规定的实验步骤操作，无法试探性完成实验，而且不能纠正用户的错误操作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能实验容器及其使用方法，能够多通道融合用户意图，并指导用户操作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能实验容器，包括容器本体和控制模块，

所述容器本体包括杯体，所述杯体外壁设置触摸传感器，所述杯体内侧设置摄像头、光源和流体物，所述摄像头和光源设置在杯体顶部，流体物设置在杯体底部；

所述控制模块包括视觉模块、听觉模块、触觉模块和信息融合模块；

所述视觉模块获取摄像头采集的图像信息，对图像进行处理，计算容器的倾斜角度；

所述听觉模块通过麦克风获取用户语音，实现语音识别，提取用户操作意图；通过语音合成，以语音形式向用户反馈当前实验操作状态；

所述触觉模块获取触摸传感器采集的触觉信息，实现对容器中流体物的物质选择功能；

所述信息融合模块包括行为库和交互库，所述行为库包括由“动作-对象”组成的动宾格式行为，所述交互库包括容器的视觉、听觉和触觉通道设备信息和应用场景信息；所述信息融合模块获取视觉模块、听觉模块和触觉模块处理的信息，与行为库中的动作和对象匹配，构建完整的用户行为。

进一步地，所述杯体内壁上还设置有方向标识片，方向标识片颜色与流体物颜色不同，用于识别容器的倾斜方向。

进一步地，所述杯体外侧还设置有红外测距传感器，所述红外测距传感器设置在杯体底部，用于计算不同容器间的距离。

本发明还提供了一种智能实验容器的使用方法，其特征是，具体步骤包括：

1)获取用户视觉、听觉或触觉信息；

2)对获取信息进行预处理并提取特征，作为当前事件；视觉信息提取图像特定颜色面积信息，听觉信息提取关键词语义信息，触觉信息提取选择的传感器编号信息；

3)根据关键词模板判断当前事件的优先级，比较当前事件与前一事件的优先级；若当前事件优先级高于前一事件，则独立执行当前事件对应指令任务，转8)；若当前事件优先级不高于前一事件，则当前事件与前一事件进行信息互补融合，转4)；

4)将提取的特征放入交互库中匹配相应通道模块信息，并给相应的信息加以通道编号的标签；

5)进入行为库匹配相应动作集Action与对象集Object；