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公布日期
2020-09-11 公布专利
2020-09-08 公布专利
2020-09-04 公布专利
2020-09-01 公布专利
2020-08-28 公布专利
2020-08-25 公布专利
2020-08-21 公布专利
2020-08-18 公布专利
2020-08-14 公布专利
2020-08-11 公布专利
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[发明专利]一种基于机器人互动的自闭症康复训练系统在审

发明公开了一种基于机器人互动的自闭症康复训练系统,包括:互动信号发生器和机器人;其中,互动信号发生器具有特定动作示范及特定语音示范功能;机器人内设置有麦克风阵列及内部语音识别代码、动作执行模块和语音对话模块;麦克风阵列及内部语音识别代码实时识别外部语音,并通过内部代码调用语音对话模块或动作执行模块;机器人通过语音对话模块生成不同情境的触发指令,触发不同情境下的语音对话;动作执行模块根据调用指令控制机器人完成对应的动作。本发明是在康复课程的研发过程中设计、提出的,是在不断的探索和尝试中建立的一种人机交互关系的模型,反映了人机交互训练课程中各个角色彼此之间的互动关系,三者呈现出稳固的三角关系。

技术领域

本发明涉及自闭症康复技术领域,尤其涉及一种基于机器人互动的自闭症康复训练系统。

背景技术

自闭症,又称孤独症,是发病于儿童早期的、以社交沟通障碍和局限兴趣及刻板行为为两大核心症状的精神发育障碍。全球现有自闭症患者3500万,其中40%是儿童,中国自闭症患儿数达100多万。社交沟通障碍作为自闭症的核心障碍之一,不仅会对社会适应行为有很大的影响,也会导致自闭症个体无法很好的融入学校、家庭、社区,进而影响到个体的生活质量,因此,社交沟通障碍的康复训练对于自闭症患者来说十分重要。

对于自闭症进行干预的方法很多。其中,应用行为分析方法(Applied BehaviorAnalysis,缩写ABA)是最广为人知的综合干预模式之一,可以提高自闭症儿童的社交沟通能力。自闭症儿童的很多干预方法,都以ABA作为基础,如关键技能训练法(PivotalResponse Treatment,缩写PRT)。PRT主要通过对自闭症儿童关键性技能的训练,使这些技能能够影响到其他领域的发展,进而增强自闭症儿童对外界刺激认知和行为的反应、社会环境的适应、人际互动的有效性以及自我控制和监管的能力,达到协调、平衡发展的目的。

近几年来,人机交互技术也被越来越多的应用于自闭症的康复之中,很多研究证明了其有效性。人机交互模式区别于传统的人人交互模式,有着很多的优点。首先,机器人可以代替康复师完成大量的、重复的动作,利用机器人进行训练,可以减少密集行为训练中康复师的工作量,康复师可以根据情境更加灵活的进行强化、反馈;其次,相比于人,机器人身形娇小,面孔简单,更能吸引自闭症儿童的兴趣,引发共同注意;再次,机器人能作为自闭症儿童的同伴,相比于正常人,自闭症儿童更喜欢与机器人互动。

发明内容

本发明提出了一种基于机器人互动的自闭症康复训练系统,包括:互动信号发生器和机器人,互动信号发生器与机器人的互动,互动信号发生器与机器人进行社会交往技能的初步示范,机器人作为互动信号发生器的助手和“学生”,示范模仿需要习得的动作,配合互动信号发生器完成课程。

所述互动信号发生器具有特定动作示范及特定语音示范功能;所述机器人内设置有麦克风阵列及内部语音识别代码、动作执行模块和语音对话模块;所述麦克风阵列及内部语音识别代码实时识别外部语音,并通过内部代码调用所述语音对话模块或所述动作执行模块;所述机器人通过所述语音对话模块生成不同情境的触发指令,触发不同情境下的语音对话;所述动作执行模块根据调用指令控制所述机器人完成对应的动作。

本发明中,所述机器人进一步包括传感器触发模块;所述传感器触发模块分别设置在所述机器人的头、手和脚上;所述传感器触发模块通过触碰可以触发所述机器人的语音对话模块。

本发明中,所述互动信号发生器内设置有指令接收器;所述互动信号发生器通过所述指令接收器接受指令并完成特定动作示范及特定语音示范。

本发明中,所述机器人进一步设置有动作触发模块、摄像头及内部摄像识别代码,所述机器人通过摄像头捕捉并识别画面,与机器人内部预设的图片进行配对,通过代码对配对结果作出反应,调用所述语音对话模块或所述动作执行模块。

本发明中,所述机器人与所述互动信号发生器内设置有通讯模块,所述机器人与所述互动信号发生器建立通讯。所述机器人与所述互动信号发生器设置有内部沟通机制;当所述机器人与所述互动信号发生器被同时开启,并处于同一网络中,用户在用语音控制机器人的语音对话模块进入一个课程情境时,所述机器人可通过内部网络传输协议控制互动信号发生器进入相应课程情境;此时,该基于机器人互动的自闭症康复训练系统将完全启动,无需人为操控,自主完成一个对自闭症儿童训练的康复课程。

根据班杜拉社会学习理论,自闭症儿童可以通过观察和模仿互动信号发生器与机器人之间的互动来进行有效的学习;机器人与自闭症儿童进行互动,机器人作为自闭症儿童的模仿对象和学习伙伴,吸引、示范、陪同自闭症儿童完成课程;及互动信号发生器与自闭症儿童互动,在三者的互动关系中,互动信号发生器是主导者。

本发明的有益效果在于:本发明是在康复课程的研发过程中设计、提出的,是在不断的探索和尝试中建立的一种人机交互关系的模型,反映了人机交互训练课程中各个角色彼此之间的互动关系,三者呈现出稳固的三角关系。

附图说明

图1为本发明自闭症康复训练系统的结构示意图。

图2为本发明中机器人的各模块示意图。

图3为本发明中结构化课程框架图。

图4为本发明中机器人语音对话模块的对话系统图。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等,除以下专门提及的内容之外,均为本领域的普遍知识和公知常识,本发明没有特别限制内容。

如图1-图2所示,本发明提出了一种基于机器人互动的自闭症康复训练系统,包括:互动信号发生器和机器人;其中,互动信号发生器具有特定动作示范及特定语音示范功能。互动信号发生器可以主动示范训练课程中的特定动作或对话。机器人设置有所述机器人内设置有麦克风阵列及内部语音识别代码、动作执行模块和语音对话模块;所述麦克风阵列及内部语音识别代码实时识别外部语音,并通过内部代码调用所述语音对话模块或所述动作执行模块;所述机器人通过所述语音对话模块生成不同情境的触发指令,触发不同情境下的语音对话;所述动作执行模块根据调用指令控制所述机器人完成对应的动作。

本发明中,语音指令对应动作执行模块实现的动作具体如下:

本发明中,通过语音对话模块生成不同情境的触发指令,触发机器人在不同情境下的语音对话,例如:机器人接收到的语音指令是“你好”,那么机器人就将在“你好”情境下与自闭症患者产生对话。机器人语音对话模块的对话系统如下图4所示。

本发明中,机器人进一步包括传感器触发模块;所述传感器触发模块分别设置在所述机器人的头、手和脚上;所述传感器触发模块通过触碰可以触发所述机器人的语音对话模块。每个模块可触发多组不同的语音,以随机概率调用。触发语音包含但不限于如下语音:

本发明中,所述机器人进一步设置有动作触发模块、摄像头及内部摄像识别代码,所述机器人通过摄像头捕捉并识别画面,与机器人内部预设的图片进行配对,通过代码对配对结果作出反应,调用所述语音对话模块或所述动作执行模块。

本发明中,互动信号发生器内设置有指令接收器,互动信号发生器通过指令接收器接受指令并完成特定动作示范及特定语音示范,以此实现训练课程中的互动示范。

本发明结合硬件系统、计算机软件编程等构建结构化课程,将课程的开发过程进行结构化分层,形成一个自顶向下的纵向结构,包含“课程、情节、模块、函数、软件、硬件”六个层面。其中,课程、情节、模块三个层面涉及教育康复的内容,而函数、软件、硬件三个层面涉及机器人核心控制技术。

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