基于语音机器人的老人监护系统

基于语音交互机器人的老年人生命监控系统提案

I. 引言

在日本，独居老人和老年夫妇家庭的比例正在上升[1]。在这些家庭中，父母与子女之间面对面接触的频率与他们住所之间的距离密切相关。此外，与邻居关系稀少也成为一个问题，在城市地区社会关系并不多。与家人或邻里关系的减少会降低交谈机会，可能导致失去生活意义或对生活产生焦虑。目前，采用内置摄像头的通信机器人进行生活监护的服务已广泛提供，我们可以期待更多的交谈机会。这些机器人大致可分为两种类型，即遥控型[2]和固定型[3]。内置摄像头能够实现高精度的监护。然而，这也存在侵犯隐私、增加心理压力以及给受试者带来更重负担的风险[4]。

本研究考虑了在不使用任何摄像头的情况下，仅通过语音交互机器人利用语音信息进行生活监护的准确性。

II. 生命观察系统

该系统将语音交互机器人与用户之间的对话记录为日志。为了从对话数据中提取关键词并准确估计日常生活活动，系统设计为将对话分类为表I所示的类别：（1）家电操作指令，（2）临时离家/回家问候，（3）出入问候，以及（4）一般对话，并将分类、绘制成图表并分析后的结果通知家人和亲属。

A. 生活监护通知方法

在我们针对38名男女进行的关于生活监护方式的调查中，61%的人选择了LINE，21%的人选择了电子邮件。基于此结果，本系统实现了通过电子邮件和 LINE Notify 进行通知的功能。

图2(a)显示了LINE通知界面。当与语音交互机器人交谈的用户说出被分类为(1)、(2)或(3)的关键词时，机器人会对此作出回应，并向家人通知该情况。电子邮件通知界面如图2(b)所示。电子邮件也以与LINE相同的方式包含通知内容，其中包括本语音交互机器人所使用的聊天服务（Userlocal的聊天机器人）网站的网址。通过该服务，用户可以查看按日期统计的对话数量图表以及日志历史等信息，从而了解被监护人的行为状况。此外，我们在语音交互机器人中添加了Web服务器（Apache2），并实现了一项功能，即在网页浏览器中以时间序列形式显示目标人员的对话数量以及分类对话发生的时间。

图3. 各类对话数量的时间序列图表

III. 原型评估

我们开发了本研究提出系统的原型，并在验证实验中将其与摄像头进行了比较。

A. 验证实验方法

于2019年12月19日、20日和23日，针对本校一名学生开展了为期3天的验证实验，每天时间为10:30至15:35。实验要求受试者在实验室中以日常行为与语音交互机器人进行对话，并通过机器人操作家用电器，评估基于所获取的日志信息能在多大程度上估计受试者的行为。验证实验所用设备的布局如图4所示。正确答案数据通过摄像头拍摄受试者的视频获得。

B. 验证实验结果

我们将语音交互机器人获取的日志数据与摄像头获取的四类对话数量进行了比较，并评估了它们是否具有与摄像头相同的生活行为估计准确度。分类（1）、（2）和（3）的实验结果分别如表II、表III和表IV所示。这些结果与摄像头获取的数据完全一致。这种一致性很可能是由于关键词检测的作用。因此，认为使用关键词检测对对话进行分类，可使生活行为估计的准确度达到与摄像头相当的水平。

另一方面，表V显示了未使用关键词检测的分类（4）的实验结果。在3天内，摄像头获取的数据与日志数据之间的相对误差高达约77%。其原因在于实验是在实验室中进行的，最有可能是拾取到了受试者之外多个人的声音。图5展示了日志数据与摄像头数据在对话数量方面的对比图表。

尽管每个类别中的对话数量不同，但按时间顺序排列的数据表明，这些对话的发生时间与摄像头数据的时间一致，因此认为生活行为估计是准确的。

表II. 日志数据与摄像头在类别（1）至（4）上的比较结果
	(1)	(2)	(3)
摄像头数据	一致	一致	一致
日志数据	一致	一致	一致

IV. 结论

本研究提出了一种利用语音交互机器人对老年人进行生活监护的系统。研究表明，通过获取与监护对象的对话内容作为日志数据并进行关键词检测，语音交互机器人能够像摄像头一样准确估计日常生活活动。我们还描述了通过LINE或电子邮件将生活监护结果通知家人和亲属的方法。

未来，我们将致力于通过增加对受试者日常活动进行更详细分析的功能，以提高生活监护的准确性。