仿人机器人眼部运动准确控制与实现

在机器人眼部运动准确控制的研究中,人体的面部表情主要依赖于眼睛、眉毛、嘴和下颚,对眼部机构的研究是仿人机器人表情再现和人机交互的一个重要组成部分。用串联机构设计的眼球转动机构,无法解决眼球直径较小还要在里面放置摄像头的问题。提出采用空间RSSR机构设计了8自由度眼部机构,对眼球转动机构进行运动学分析,并在ADAMS中进行运动学仿真。针对单片机控制系统的控制精度低和抗干扰能力差问题,构建了以FPGA为舵机控制器、舵机为驱动装置的控制系统。实验结果表明,改进控制系统能够使得眼部机构实现同人眼一样的运动。在保证了眼球完整性的前提下,上述机构可以实现较大范围的角度转动,具有传动精确可靠、两个眼球独立控制的特点。

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。