自闭症儿童交际障碍诊断与矫治系统设计和应用

发布时间：2020-08-03 08:29

【摘要】：自闭症,又称为自闭症谱系障碍,从自闭症发现至今,自闭症患者确诊人数呈逐年上升趋势。自闭症引发的认知、行为以及社会沟通等方面的问题,严重影响患者尤其是自闭症儿童的生活和成长。随着机器人技术的发展,借助智能机器人辅助干预治疗自闭症成为一种新方法,国外研究证明了机器人在自闭症康复治疗方面的可能和优势。儿童自闭症的康复治疗面临的主要问题在于自闭症严重影响儿童的认知、沟通能力和行为意识,妨碍儿童学习生活技能和社会沟通能力导致难以独立生活和融入社会。现阶段没有彻底治愈自闭症的方法,传统的康复手段由于花费高昂和康复条件的稀缺难以得到普及和满足自闭症儿童的治疗。机器人技术可以通过程序控制方法替代康复师完成繁复的工作,同时发挥机器人外形和续航能力的优点。本文通过总结自闭症儿童语言和认知理解困难等特点,根据传统锻炼儿童行为能力课程,实现机器人完成陪伴、提示以及训练等工作。首先介绍智能机器人NAO的特点及功能,通过分析自闭症的核心症状和一般治疗方法,针对语言障碍和行为认知缺陷两方面提出基于NAO机器人的语言沟通和行为训练两大模块。然后设计的NAO机器人人机对话模块,结合语音识别及合成实现语言沟通功能,针对自闭症儿童口头重复以及不能恰当回答问题等语言障碍进行训练,同时可以根据儿童与机器人的对话评估儿童的语言水平。接着根据自闭症儿童在理解和模仿他人动作等方面存在障碍的情况,建立NAO机器人提示和模仿动作的方案,设计共同注意力、认知能力和模仿能力三类功能模块,机器人会按照模块内的方法做出动作行为和语音提示,用于锻炼自闭症儿童理解认知能力。最后,搭建NAO机器人干预训练环境进行人机交互的实验,按照由语言沟通到行为认知的顺序进行系统训练。本文完成语言训练和动作模块的开发,实验表明机器人能够完成语言交流和问题判断,对于语音发出的问题做出语音回复。同时设计大量的NAO机器人姿势和动作,完成行为认知锻炼方案的提示和反馈工作。NAO机器人能够引起儿童的极大兴趣,通过语言沟通和行为锻炼,设计有助于提升语言和理解能力。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242;TH789
【图文】：

语音设备,机器人

西安电子科技大学硕士学位论文D 呈现黄色等，分别表示机器人处于低电量、电量不足五分之三以及 NAO 处并且接收并分析状态。这些提示都有助于在使用过程中保护 NAO 以及合理设。而另一方面，NAO 机器人的语音系统，是本论文除动作设计外应用的最重件平台。人机交互最重要最直接的方式就是通过语言交流，而 AldebaranRobotics 公 NAO 机器人伊始，就把机器人与人交流互动作为开发重点之一。完成语言交要求机器人在能够接受语音信号的同时，与之匹配能进行语音合成的设备。

界面图,界面,工具栏,时间轴

15图3.1 Choregraphe 的界面（1）Choregraphe 软件的工具栏。上面是软件常用的菜单栏，包括常用的文件、编辑窗口等功能。下面为机器人的工具栏，主要功能有：新建项目、保存和打开项目、连接和断开机器人连接、执行和终止程序、查看程序运行信息等。（2）项目结构栏。在这一区域中，能查看当前项目的结构和包含的内容，同时在该区域中可以更改项目属性并且增添删除内容。（3）指令盒库。一方面，涵盖了包括运动、声音、视频、网络等基础指令盒，指令盒包含实现对应基本功能的代码块可以进行进一步的编写。另一方面，可以查找有关模块的指令盒。（4）指令盒结构和时间轴。这一区域可以切换多个不同指令盒，同时编写时间轴时间。（5）工作区。这是编写程序的主要部分，在工作区可以将指令盒库中的指令盒

百度,语音,文件

NAOqi 系统支持多种语言，其中 python 代码块可以直接被机器人识别。百度语音本地模块实现将录音文件转化为文本信息功能，如图 3.3 所示。图3.3 百度语音本地模块及测试测试文件为 WAV 格式的录音文件，经过读取、转码、上传、解析、解码等过程，得到 unicode 格式的文本信息，供后续程序处理。测试表明，该模块可以识别中文状态下的录音文件，识别率较高。由于对话过程一般为简短语句，识别时间一般在0.7s~1.5s 之间，受到录音文件时长以及网络状态等条件影响。最后将 python 程序块按照 choregraphe 指令盒格式封装为 NAO 机器人模块“SoundtoText”，需要增加机器人调用录音设备和调用录音文件等代码，如图 3.4 所

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