تعامل انسان و ربات با جهتیابی منبع صوتی در ربات اجتماعی آرش
دریافت بخشی از فایل
چکیده
چند سال است که رباتها علاوه برکارخانهها و مراکز صنعتی وارد جامعه انسانی نیز شدهاند و شاخهی جدیدی در علم رباتیک با عنوان رباتهای اجتماعی به وجود آمده است. اینگونه رباتها میتوانند به یک همراه شخصی برای کودکان و افراد سالمند تبدیل شوند و آن شخص را در خانه و یا بیرون از آن همراهی کنند.
رباتهای اجتماعی حتی میتوانند بهعنوان یک پلتفرم برای خدمات بهداشتی و درمانی یا به عنوان فروشنده در فروشگاهها استفاده شوند. تعامل انسان و ربات در رباتهای اجتماعی و برقراری ارتباط با مخاطب، اصلیترین بخش این دسته از ربات ها را تشکیل میدهد. تعامل انسان و ربات را میتوان به سه بخش دیداری، شنیداری و حرکات صورت و بدن تقسیم نمود.
همچنین رفتار یک ربات اجتماعی باید در دید مخاطب به خصوص کودکان تا حد ممکن طبیعیتر باشد. بنابراین جهتیابی منبع صوتی از مهمترین قابلیتهای لازم برای تعامل به ویژه تعامل کلامی ربات با انسان به شمار میرود. هدف در این پژوهش طراحی و ساخت سیستم جهتیابی صوتی برای ربات اجتماعی است. این سیستم در ربات اجتماعی از 4 میکروفن و یک دوربین در سر ربات تشکیلشده است.
ربات پس از تفکیک نویز از صدای منبع صوتی، جهت منبع را با الگوریتمهای مبتنی بر همبستگی و اختلاف شدت صوت تخمین خواهد زد. همچنین با استفاده از دوربین و شناسایی چهره افراد، دقت الگوریتمهای جهتیابی بهبود دادهشده است. در نتیجه استفاده از این الگوریتم، ربات در شرایطی که نسبت اندازه سیگنال به اندازه نویز، بیشتر از 20 دسیبل باشد، قادر است در مقابل نویز مقاومت کرده و با دقت 10 درجه، موقعیت زاویه افقی و عمودی گوینده را تخمین بزند.
فهرست مطالب
فصل۱
مقدمه ۱ ۱-۱ اهمیت و کاربرد موضوع ۲ ۱-۲ اهداف پژوهش .۲ ۱-۳ فرضیات و روش پژوهش ۳ ۱-۴. ساختار گزارش ۴.
فصل۲
مفاهیم پایه ۵ ۲-۱ مقدمه ۶ ۲-۲ سیستم شنوایی انسان ۶ ۲-۳ ربات اجتماعی. ۸ ۲-۳-۱ کاربرد رباتهای اجتماعی ۸ ۲-۴ جهتیابی منبع صوتی .۹ ۲-۴-۱ روش دوگوشی ۱۵ ۲-۴-۲ روش پردازش آرایهای ۱۶ ۲-۴-۳ تابع تبدیل مربوط به سر. ۱۶ ۲-۵ تشخیص فعالیت گفتاری ۱۷ ۲-۶ سیستم عامل ربات. ROS ۲۲.
فصل۳
مروری بر ادبیات موضوعی. ۲۴ ۳-۱ مقدمه ۲۵ ۳-۲ رویکرد دو گوشی ۲۵ ۳-۳ روش پردازش آرایهی میکروفنی .۳۳ ۳-۳-۱ کلاسبندی سیگنالها ۳۳ ۳-۳-۲ جهتیابی بر مبنای همبستگی ۳۴ ۳-۳-۳ جهتدهی پرتو ۳۶ .
فصل۴
جهتیابی منبع صوتی ۳۷ ۴-۱ مقدمه ۳۸ ۴-۱ فرضیات و محدودیتها. ۳۸ ۴-۲ روش و انتظارات ۳۹ ۴-۳ طراحی الگوریتم.۴۰ ۴-۳-۱ تشخیص فعالیت گفتار. ۴۰ ۴-۳-۲ کاهش نویز سیگنال ۴۱ ۴-۳-۳ استخراج ویژگیهای صوتی. ۴۲ ۴-۳-۴ تست و آموزش شبکه عصبی ۴۸ ۴-۴ نتیجهگیری .۵۰.
فصل۵
پیادهسازی سیستم جهتیابی در ربات آرش ۵۲ ۵-۱ مقدمه ۵۳ ۵-۱ ربات اجتماعی آرش. ۵۳ ۵-۲ انتخاب تجهیزات ۵۷ ۵-۳ طراحی و ساخت ۵۹ ۵-۳-۱ نصب میکروفنها ۵۹ ۵-۳-۲ .برنامهنویسی ۶۲.
فصل۶
تجزیهوتحلیل نتایج ۶۴ ۶-۱ مقدمه ۶۵ ۶-۲ طراحی و پیادهسازی آزمایش. ۶۶ ۶-۳ عملکرد ربات در اتاق آکوستیک ۶۷ ۶-۴ بررسی سیگنالهای آموزشی در محیط طبیعی ۶۹ ۶-۵ عملکرد ربات در حین چرخش سر. ۷۲ ۶-۶ بررسی نتایج آزمایش ۷۲ ۶-۶-۱ دقت در جهتیابی ۷۲ ۶-۶-۲ طبیعی بودن واکنش. ۷۳ ۶-۷ عوامل مؤثر در کاهش کارایی. ۷۳ ۶-۸ مقایسه عملکرد با ربات NAO و آوا. ۷۴ ۶-۹ نتیجهگیری ۷۵.
فصل۷
نتیجهگیری و پیشنهادها ۷۶ ۷-۱ جمعبندی و بررسی نوآوریهای پژوهش. ۷۷ ۷-۲ مزایا و محدودیتهای روش پژوهش ۷۸ ۷-۳ پیشنهاد ادامه پژوهش برای آینده .۷۸ منابع یا مراجع ۸۰.
تعامل انسان و ربات
تعامل انسان و ربات , ربات اجتماعی , جهت یابی صوتی , human and robot interaction , social robot , sound source localization.
