Emotionale Aspekte der Mensch-Roboter-Interaktion und ihre Realisierung in verhaltensbasierten Systemen:
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Aachen
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2009
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Titel: Emotionale Aspekte der Mensch-Roboter-Interaktion und ihre Realisierung in verhaltensbasierten Syste
Autor: Esau, Natalia
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 2
1.2 Zielsetzung 4
1.3 Aufbau der Arbeit 6
2 Psychologische Grundlagen 9
2.1 Definition des Begriffs „Emotion" 9
2.2 Theoretische Traditionen in der Emotionsforschung 11
2.2.1 Dimensionaie Emotionsmodelle 11
2.2.2 Diskrete Emotionstheorien 13
2.2.3 Kognitive Bewertungstheorien 15
2.3 Überlegungen zu den emotionalen Aspekten in der Mensch-Roboter-Interaktion 16
3 Stand der Forschung 21
3.1 Informationstechnische Emotionsmodelle 21
3.2 Emotionserkennung 24
3.3 Emotionsdarstellung 25
3.4 Einordnung MEXI zu den anderen Ansätzen 27
4 Emotionsgesteuerte verhaltensbasierte Architektur des Roboterkopfs MEX1 31
4.1 Der Robotetkopf MEXI 31
4.2 Überblick über die Software Architektur 32
4.3 Bimodale Wahrnehmung 34
4.3.1 Visuelle Verarbeitung 34
4.3.2 Sprachverarbeitung 35
4.4 Handlungssteuerung 36
4.4.1 Verhakenssystem 37
4.4.2 Emotion Engine 37
4.5 Aktorik 38
5 Adaptives Fuzzy Emotionsmodell 41
5.1 Definition der Emotionen über Fuzzy-Mengen 42
5.2 Geometrische Darstellung des Adaptiven Fuzzy-Emotionsmodells 43
5.3 Klassifizierung der Fuzzy-Emotionsmengen 45
5.4 Der Einheitswürfel als Visualisierung eines 3-dimensionalen AFEMs 47
5.4.1 Graphische Repräsentation des zeitlichen Emotionsverlaufs in AFEM . 50
6 VISBER - die visuelle Emotionserkennung 51
6.1 Psychologische Grundlagen 51
6.2 Stand der Forschung 52
6.3 Überblick über die visuelle Emotionserkennung 53
6.4 Bildaufnahme und Bildvorverarbeitung 55
6.5 Gesichtslokalisierung 56
6.6 Gesichtstracking 57
6.7 Gesichtsmerkmale zur Mimikerkennung 58
6.7.1 Extraktion der charakteristischen Gesichtspunkte 58
6.7.2 Winkel als Merkmale fiir die Mimikerkennung 61
6.8 Fuzzy Emotionsklassifizierung 62
6.8.1 Überblick über das Klassifizierungssystem 63
6.8.2 Fuzzy-Inferenz-System 64
6.8.3 Definition der linguistischen Terme 64
6.8.4 Regelbasis zur Fuzzy Klassifizierung 65
6.8.5 Berechnung der Emotionsausgabe 67
6.9 Training zur Anpassung der Regelparameter 69
6.10 Implementierung 70
6.11 Ergebnisse 71
7 PROSBER - die prosodiebasierte Emotionserkennung 77
7.1 Darstellung der Emotionen im Sprachsignal 78
7.2 Stand der Forschung 79
7.3 Überblick über die PROSBER-Architektur 82
7.3.1 Vorverarbeitung 82
7.3.2 Parameterextraktion 84
7.3.3 Merkmalsberechnung 84
7.3.4 Generierung der Fuzzy-Inferenz-Systeme 85
7.3.5 Fuzzy Klassifizierung zur prosodiebasierten Emotionserkennung . 85
7.4 Automatische Generierung der Fuzzy-Inferenz-Systeme 87
7.4.1 Generierung der Zugehörigkeitsfunktionen 89
7.4.2 Merkmalsauswahl 91
7.4.3 Regelerstellung 93
7.5 Implementierung 95
7.6 Ergebnisse 95
8 Dynamische Entwicklung der Emotionen und Bedürfnisse 101
8.1 Überblick über die Modellierung von Emotionen und Bedürfhissen 101
8.2 Bedürfnisse 104
8.2.1 Psychologische Grundlagen 104
8.2.2 Überlegungen zu den Bedürfhissen in der Emotion Engine 107
8.2.3 Zeitlicher Verlauf der Bedürfhisse 110
8.3 Emotionen 115
8.3.1 Zeitlicher Verlauf der Emotionen 115
8.4 Emotionen und Bedürfhisse in der Emotion Engine 121
9 Steuerung des Verhaltenssystems durch die Emotion Engine 123
9.1 Realisierung des emotional-reaktiven Verhaltens 123
9.1.1 Additionskomponente des Verhaltenssystems von MEXI 124
9.1.2 Verhaltensauswahl unter dem Einfluss der Emotion Engine 126
9.2 Wechselwirkungen zwischen Architekturkomponenten 129
10 MEXI: Maschine with Emotionaly eXtended Intelligence 135
10.1 Von der Wahrnehmung zur „emotionalen" Kommunikation 136
10.2 Realisierung der Emotion Engine 140
10.3 Verhaltensweisen und Aktorik 142
11 Zusammenfassung und Ausblick 145
Abbildungsverzeichnis 150
Tabellenverzeichnis 151
Literaturverzeichnis 153 |
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