仿人表情机器人头部系统设计-山东建筑大学学报.pdf

第２９卷 第６期 山东 建 筑 大 学 学 报 Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．６ ２０１４年 １２月　 　　　　　　　ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧ ＪＩＡＮＺＨＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　　　　　　　 　 Ｄｅｃ． ２０１４ 文章编号：１６７３－７６４４（２０１４）０６－０５６４－０５ 仿人表情机器人头部系统设计 １，２ １，２ １，２ 许向荣 ，宋现春 ，林仪彪 （１．山东建筑大学 机电工程学院，山东 济南，２５０１０１；２．山东省高校机械工程创新技术重点实验室，山东 济南 ２５０１００） 摘要：随着人工智能技术的不断发展，具有人机交互功能的智能服务机器人已经成为机器人研究领域一个重要 的发展方向，具有表情识别与再现能力的仿人表情机器人已成为该方向研究的热点。文章分析了表情机器人 的表情特征及其定义，基于机械设计、传感器技术、电机控制、人工智能以及三维造型等技术对具有表情再现功 能的机器人头部机械结构、控制系统及软件系统进行了研究与设计。通过对头部系统的控制与设计，该机器人 的头部各器官及其相应的表情控制点可以迅速、精确地到达预定的位置，从而实现各种情感的表达。 关键词：仿人；表情机器人；头部系统；舵机；控制系统 中图分类号：ＴＰ２４２．６　　　　　文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎｏｆｈｅａｄｓｙｓｔｅｍｏｆｅｍｏｔｉｏｎａｌｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔ １，２ １，２ １，２ ＸｕＸｉａｎｇｒｏｎｇ ，ＳｏｎｇＸｉａｎｃｈｕｎ ，ＬｉｎＹｉｂｉａｏ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓｏｆＳｈａｎｄｏｎｇ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｅｒｖｉｃｅ ｒｏｂｏｔ ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｕｍａｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｒｏｂｏｔｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｈｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔｗｉｔｈｆａｃｉａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｅｍｏｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｔｓ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｈｅａｄｓｙｓｔｅｍ ｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗｉｔｈｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｅｎｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｃｔｕａｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｈｅａｄｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｒｏｂｏｔｓｈｅａｄｏｒｇａｎａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ａｎｄｑｕｉｃｋｌｙｍｏｖｅｔｏｄｅｓｉｇｎａｔｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｓｏａｖａｒｉｅｔｙｏｆｅｍｏｔｉｏｎａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｃａｎｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．