具有面部表情的仿人头部机器人系统的研制

为了促进机器人与人类自然、和谐的交流,实现人机交互,研制出具有面部表情的仿人头部机器人系统,主要包括仿人头部机器人运动机构和控制系统。仿人头部机器人具有22个自由度,包括眉毛推拉机构、眼部机构、下颚机构和颈部机构。采用FPGA作为舵机控制器,在Lab VIEW中设计控制界面,研制面部表情控制系统。通过对面部表情进行仿真,得到8种基本表情及对应的最佳位移载荷,在仿真过程中发现面部表情的实现与施加在面部皮肤上载荷的大小、载荷施加区域大小和约束位置的不同有关。实验结果表明,该机器人能够逼真地再现8种基本表情。

仿人头部机器人语音与口形研究

为了提高仿人机器人口形的真实度,呈现更为自然的人机对话,建立了仿人机器人头部系统。根据汉语语音特点,归纳了不同音节的视位。根据人面部肌肉解剖学,确定了控制机器人口形的五个控制点。通过对汉语发音研究,建立了发音口形拟合时间曲线,并且利用线性插值方法实现仿人机器人的动态口形控制。开发的语音系统实现语音识别和语音合成功能。实验结果表明,机器人可以识别出人说话内容并合成相应的对话。结合头部机械结构和控制系统,语音交互同时机器人能呈现出连续的、动态的口形,并且能够与语音相对应。