Algoritmi di processamento audio per il riconoscimento delle emozioni su piattaforme robotiche intelligenti

Nowadays robots are having more and more roles in the daily routines of people. We find them in common places, such as houses, supermarkets, hospitals, offices and much more, and for this reason the ordinary citizen citizens should be allowed to use and interact with them easily. It’s born the very important issue of how to interface properly humans with robotic systems, so that it is the most natural, intuitive and fun. To solve this problem, the robot should have the ability to recognize the emotions felt by the people, in order to provide a friendly environment, otherwise it will be very difficult for these systems to interact with humans in a natural way. The work was developed in the mechanics laboratory ARIAL of the Polytechnic of Milan, directed by Professor Alberto Rovetta. With the intention to extend the capabilities of the robotic platform Locobot, it has been studied a system of recognition of emotions from voice. We have moved from the study of the voice, the Locobot and its operating system ROS, to the research phase in order to obtain an algorithm that had a speaker dependent recognition comparable to that of humans. The first works were carried out considering a very simple system. Based on the results obtained step by step, we did the choices that have led to the last algorithm, a system of recognition percentage of emotions with identification of the dial, referring to the Arousal-Valence space. The tests were initially achieved on the database of the Linguistic Data Consortium and later on the one made in our laboratory, exploited for live tests. The final system has the recognition of 9 emotions, with a percentage of 78 % and 86 % identification of the dial.

Al giorno d’oggi i robot stanno avendo sempre più ruoli nelle routine quotidiane delle persone. Li troviamo in luoghi comuni, come case, supermercati, ospedali, uffici e molto altro, e proprio per questo motivo per i comuni cittadini deve essere facile usarli e poterci interagire. E’ nata perciò la questione molto importante di come interfacciare adeguatamente gli umani con i sistemi robotici, in modo che sia il più possibile naturale, intuitivo e divertente. Per risolvere questo problema, i robot dovrebbero avere la capacità di riconoscere le emozioni provate dalle persone, in modo da fornire un ambiente amichevole, altrimenti sarà molto difficile per questi sistemi interagire con gli essere umani in modo naturale. Il lavoro è stato svolto all’interno del laboratorio di meccanica ARIAL del Politecnico di Milano, diretto dal Professor Alberto Rovetta. Con l’intento di estendere le capacità della piattaforma robotica Locobot, è stato studiato un sistema di riconoscimento delle emozioni dalla voce. Si è passati dalla fase di studio della voce, del Locobot e del sistema operativo ROS, alla fase di ricerca per ottenere un algoritmo speaker dependent che avesse un riconoscimento paragonabile a quello umano. I primi lavori sono stati effettuati considerando un sistema molto semplice. In base ai risultati ottenuti passo passo, sono state compiute le scelte che hanno portato all’algoritmo finale, di un sistema di riconoscimento percentuale delle emozioni con identificazione del quadrante, facendo riferimento allo spazio Arousal-Valence. I test sono stati effettuati inizialmente sul database del Linguistic Data Consortium e successivamente su uno realizzato nel nostro laboratorio, sfruttato anche per quelli dal vivo. Il sistema finale vanta il riconoscimento di 9 emozioni, con una percentuale massima del 78% e del 86% di identificazione del quadrante.