Sei que essa não é uma resposta direta à sua pergunta, mas gostaria de mencionar que a voz do GLaDOS não é sintetizada - ela foi gravada por uma atriz de verdade e pós-processada . Essa é certamente outra possibilidade a considerar.
E só porque achei interessante, aqui está um vídeo que mostra como é possível criar algo que se parece muito com GLaDOS nos jogos, pegando um clipe de som não processado gravado pela atriz mencionada e processando-o em uma ferramenta de manipulação de voz como Melodyne . A maioria das mudanças foi remover modulações de afinação entre palavras, alterar a afinação aqui e ali e mexer com o formante do som.
Eu acho que o clipe de som original poderia até ter sido gravado sem variação de tom entre as palavras, com alterações de tom sendo adicionadas ao aplicativo. O Melodyne não é gratuito, mas há um teste de 30 dias que você pode tentar. E pode haver uma alternativa gratuita por aí, embora eu não saiba.
Outra alternativa para editar a voz dessa maneira é usar um software que aplique as alterações como um todo ao seu clipe de som e faça com que ele pareça automaticamente um robô. Estou pensando, por exemplo, em usar algum tipo de Vocoder VST, que você poderá encontrar pesquisando um pouco no Google.