仿人机器人作为一种服务机器人,被广泛应用于迎宾、导览等生活场景,越来越多的仿人机器人出现在商场、机场、银行、餐厅、展览馆等场所。仿人机器人具有与人类相似的外表,并能通过语言与人类交互。论文设计并实现了一种仿人机器人的语音交互系统。论文首先分析语音交互系统的需求,确定仿人机器人语音交互系统需要实现的功能和满足的要求。然后根据功能将硬件平台分为几个子系统,主要包括语音硬件,上位机硬件和仿人头部模型,分析各个子系统的需求并完成硬件选型,搭建出仿人机器人的硬件平台。论文重点研究了语音交互系统的软件设计,运用模块化设计思想,将软件系统分为几个子系统,包括语音软件,云服务软件和上位机软件,其中云服务软件又包括AIUI云服务和自定义云服务。语音软件是Android系统应用程序,开发了APP AiuiHandle处理AIUI的各种事件,实现语音的合成播报,语音板与上位机的串口消息处理以及与AIUI云服务的通信功能。开发了AIUI云服务的语音技能,配合上位机的消息解析模块实现机器人的动作控制。通过搭建云服务器开发Web应用程序调用Turing API,提高了自然语言处理的能力,使机器人可以应对日常大部分的对话场景,第三方服务的信息查询功能进一步丰富了机器人的使用场景。开发了上位机软件,实现主函数业务逻辑以及对舵机,语音板的控制和机器人面部动作的处理。论文还研究了仿人机器人讲话时嘴部动作与发音的匹配规则,通过将人类不同音节发音对应的嘴部动作进行分类归纳,得到了嘴巴张开度与发音音节的关系,在机器人讲话时设置合适的嘴巴张开度和动作速度,实现仿人机器人讲话时的口形与发音的基本匹配。最后,对论文设计的语音交互系统进行功能性和非功能性测试。结果表明,仿人机器人能够实现预期功能。