1. 研究目的与意义（文献综述）

传统的机器人人机交互一般通过按键或操作杆等得到实现，需要操作人员通过肢体接触才能进行，具有延时大、操作复杂等缺点，而且必须通过接触操控机器人对操作者来说极其不方便。我国在服务机器人领域的研发与日本、美国等国家相比起步较晚。在国家863计划的支持下，我国在服务机器人研究和产品研发方面已开展了大量工作，并取得了一定的成绩，如哈尔滨工业大学研制的导游机器人、迎宾机器人、清扫机器人等;华南理工大学研制的机器人护理床;中国科学院自动化研究所研制的智能轮椅等^[8]。

随着机器人领域的飞速发展，人们对机器人功能的需求越来越高，提出了一种基于ros的人机交互系统。这种人机交互系统以开源操作系统ros为基础，通过对语音的识别，从而实现操作人员和机器人之间的语言交流和操作人员通过语音对机器人进行远程控制。这种人机交互系统可以更好地让机器人服务人类，极大扩广了人机交互的方式，让机器人能和人类进行语音交流，对提高人类的生活水平具有重大意义。同时这种人机交互系统使人类能通过语音对机器人进行远程控制，解放了人类的双手，使人工智能更好地服务于人类。

近些年来，facebook、google和microsoft等几大公司相继建立了自己的人工智能研发团队，并且取得了很多突破性的进展。随着机器人领域的飞速发展和复杂程度不断提高，人们对机器人代码的复用性和模块化的需求原来越高，但是现存的开源机器人系统并不能很好的适应人们的需要。2010年willow garage公司公布了开源机器人操作系统ros（robot operating system），很快在机器人研究领域展开了学习和使用ros的热潮。ros是开源的，是用于机器人的一种后操作系统，或者说次级操作系统。它提供类似操作系统所提供的功能，包含硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间的消息传递、程序发行包管理，它也提供一些工具程序和库用于获取、建立、编写和运行多机整合的程序。ros的首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率。ros是一种分布式处理框架（又名nodes）。这使可执行文件能被单独设计，并且在运行时松散耦合。这些过程可以封装到数据包（packages）和堆栈（stacks）中，以便于共享和分发。ros还支持代码库的联合系统，使得协作亦能被分发。这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和实施工作成为可能^[4]。

2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容是学习ubuntu系统常用指令，并在这个系统上构建和优化开源机器人操作系统ros，通过对ros的研究学习，分析ros的技术特点、应用价值和意义。通过对语言处理、语意理解和语言分析技术，重点研究服务机器人室内环境的人机语言对话，根据对话的内容完成相应的动作响应。最后设计开发出一个基于turtlebot2的人机语言交互服务机器人。

设计目标是在开源机器人操作系统ros的基础上，首先对语音经过预处理，再根据人的语音特点建立语音模型，对输入的语音信号进行分析，并抽取所需的特征，在此基础上建立语音识别所需的模板，再将计算机中存放的语音模板与输入的语音信号的特征进行比较，根据一定的搜索和匹配策略，找出一系列最优的与输入语音匹配的模板。

3. 研究计划与安排

第1-3周：收集、整理选题相关的文献资料，完成、完善方案论证，撰写开题报告；

第4-5周：认真学习选题相关的知识、理论和算法实现等，熟悉软硬件环境；

第6-9周：建立软硬件仿真模型、完成程序编写、仿真实验等，并做好相关记录及分析；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] koubaa a. robot operating system (ros): the complete reference (volume 1)[m]. springer publishing company, incorporated, 2016.

[2] quigley m, conley k, gerkey b p, et al. ros: an open-source robot operating system[c]// icra workshop on open source software. 2009.

[3] jiao e z, shun-qing x u. research on robot operating system based on visual servoing[j]. modular machine tool amp; automatic manufacturing technique, 2009.

[4] 张建伟, 张立伟, 胡颖,等. 开源机器人操作系统——ros[j]. 2012.