摘要：从“Siri”到“小爱同学”，从亚马逊的“Echo”到阿里巴巴的“天猫精灵”，各式各样的语音交互智能设备开始层出不穷，差不多每过几个月，语音交互技术的效果均会出现很大幅度的提升。从GUI到VUI，语音交互技术已经开始悄然腾飞。语音这种便捷、高效的交流方式，正在变为人和机器人交流的一座举足轻重的桥梁，让平日里冷冰冰的机器人能够增添一些“人情味”。加载了语音功能的机器人必能在未来的市场中大有可为。所以一款适合机器人的优秀的智能语音交互系统就显得尤为重要。目前国内市场的语音交互系统大多基于Android开发的，而ROS(机器人操作系统)具有强大的包容性和开放性，能够兼容其他开发工具、仿真工具，甚至操作系统。这些突出的优点，它能很大的减少研发成本和研发周期。鉴于此，本文设计出了一款基于ROS的智能聊天机器人，不仅“能听会说”，还能能控制它的运动轨迹。而基于ROS的聊天机器人核心在于搭建一个完整的、性能强大的语音交互系统。一个完整的语音交互系统一般包括语音唤醒wakeup、语音识别ASR、语义理解NLU、语音合成TTS四个部分。四部分语音模块缺一不可，因此，本文利用snowboy提供的语音唤醒功能，利用科大讯飞提供的在线语音识别功能，利用图灵机器人提供的在线语义理解功能，最后的语音合成则依旧使用科大讯飞的在线语音合成技术，设计出了一整套中文的语音交互系统。

 关键词：ROS  智能语音交互  机器人控制

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.3 主要研究内容和章节安排-2

2. 智能聊天机器人语音交互的相关理论-4

2.1 语音唤醒VT技术简析-4

2.2 语音识别ASR技术简析-4

2.3 语言处理NLP技术简析-5

2.4 语音合成TTS技术简析-6

2.5 智能聊天机器人语音交互总体框架预构-7

2.6 本章小结-8

3. 基于ROS的智能聊天机器人的语音交互的设计-9

3.1 语音合成TTS（Text To Speech）模块设计-9

3.2 语言处理NLP（Natural Language Processing）模块设计-14

3.3 语音识别ASR（Automatic Speech Recognition）模块设计-21

3.4 语音唤醒VT（voice trigger）模块设计-25

3.5 本章小结-29

4 . ROS 智能聊天机器人语音交互功能的测试-30

4.1 实验环境-30

4.2 唤醒测试-30

4.3 实时性问答测试-32

4.4 日常逻辑问答功能测试-34

4.5 娱乐功能测试-36

5 . ROS的智能聊天机器人语音控制机器人运动测试-39

5.1 语音控制乌龟运动测试-39

5.2 语音控制实体机器人mrobot测试-43

6. 总结与展望-45

参考文献-46

致谢-47

附录-48