具有视觉及面部表情的仿人头像机器人系统设计与研制

设计并研制了具有面部表情和对人类表情识别机能的仿人头像机器人系统。该机器人具有弹性面部皮肤机构,能够实现从CCD图像采集装置获得人类的自然、开心、生气、悲伤、惊讶、厌恶等表情图像,然后进行表情识别,并根据识别结果,对机器人面部皮肤和头部器官进行运动控制再现表情;提出了用于实现机器人表情再现控制的表情特征点偏移量及偏移系数概念和计算方法,解决了图像不同比例、人与机器人面部差异情况下机器人表情再现控制问题;实验结果表明,该机器人能够逼真地再现出所识别的人类6种基本表情。

基于视位的仿人头像机器人的基本口形系统研究

为深入研究人类与机器人的交流方式,基于语音视位建立仿人头像机器人的口形系统。考虑汉语的特点与人在发声时的口型动作,建立口形系统的基本视位库。根据基本视位库,建立仿人头像机器人的基本口形模型,采用最小二乘法识别口形系统中实际视位,并且利用Hermit插值的方法实现仿人头像机器人的动态口形。实验研究验证:该口形系统能够再现基本口形与基本视位的对应,并且动态口形实现与人类语音的协调。

PAD情感空间内人工情感建模及人机交互实验

针对未来仿人机器人与人类长期共存将会带来的机器人对人的心理影响以及个性化匹配问题,在PAD(Pleasure、Arousal、Dominance)三维情感空间内,建立一种更具普遍性的人工情感计算模型.人工情感模型总体框架分为外部事件检测及处理、情绪响应向量生成及修正和情绪离散化三部分.提出一种有效的外界刺激三维标注方法;建立可对外界刺激进行自主情绪响应的情感计算模型,并将性格和心情模型引入其中,实现个性化的情绪响应;提出一种情绪响应向量离散化方法,并在具体情绪种类的基础上建立情绪强度计算式;根据情感模型所产生的情绪种类及强度,建立机器人的表情合成及语音回答模型,在H&F robot-III型仿人头像机器人平台上进行人-机器人情感交互实验.语音对话和表情状态迁移实验结果表明:所建立的人工情感模型可针对外界刺激自主地产生个性化情绪响应,有效模拟人类情绪的变化过程.