国内外拟人形机器人头部研究现状概况(2)
WE-3RV已经具有了视觉、听觉、嗅觉和触觉等功能，共有28个自由度。WE-3 RV还可以根据外部刺激改变情感状态和情绪，并通过面部表情、颈部运动和面部皮肤颜色表达出来。为了采用新的头部机构和令拟人机器人具有使川类人的表情与人进行自然交流的功能.又开发一拟人头部机器人WE-4,如图3所示。与WE-3系列头部机器人相比，WE-4机器人增加了1个腰部自由度，总自由度数达到了29个，可以表达7种表情:中、喜、怒、厌、悲、恐、惊，另外又增加了羞、醉两种表情模式。每一种表情的幅度又按照与中性表情分为50个等级。就像每个人有不同性格一样，WE4R具有了“个性”，包括感知个性和表达个性，这是其它的机器人研究所没有的。WE-4R也定义了一个三文的情感空间，由愉快轴、激励轴和确定性轴构成，情感向量M表示着WE-4R的情感状态。当WE-4R感知到环境的刺激后，根据情感方程式改变情感向量M，以获得相应的情感状态, WE-4R2则采用只文情感图的方式表达情感，情地图分成吹冰块区域，分别对应一种表情，若信息输人量被定位在某个区域，机器人便作出相应的感情表达动作。
加利福尼亚的圣地亚哥大学在2002年开发了一个带有立体视觉系统的拟人机器人头部。随后他们与YFX工作室合作，开发了一个具有9自由度的头部。颈部具有左右转动和上下转动2个自由度;两个眼睛分别具有左右转动和卜下转动2个自山度;嘴部可以张合，嘴角可以上下动作，以模仿微笑和皱眉时的表情;眼眉也可以上下动作。利用上述动作可以进行面部表情研究。目前正在进行听觉和语音方面的研究。
德国恺撒斯劳腾大学的KarSten Berns等人研制了一个外形酷似真人的机器人头ROMAN ( Rpbot huMani Nteraction machine}，如图4所示，ROMAN的基本结构包括颈部、眼部、上下颚及人工皮肤等部分，由一套安在工作台上的立体视觉系统实现眼的功能，8块金属块按照Ekman的表情驱动模式贴在脸部皮肤上，由10台伺服电机通过金属丝拉和推动这些金属块产生各种面部表情，另有一台伺服电机控制颚部的开合。他们根据人的颈部结构和运动学关系，优化设计了4自由度颈部结构。另外，耳部安装了2支麦克风。使其具有了听觉功能。ROMAN采用了和Kismet类似的表情计算算法，能够成功的表达欢喜、愤怒、悲伤、害怕、恐惧及吃惊6种表情。
另外，还有一些大学和研究机构和公司也研制出了各具特色的拟人机器人头部。比如，RIKEN脑科学学会、南加利福尼亚大学和SARCOS公司合作开发了名为MA Veric的其有视觉、听觉、位置觉和力觉等功能的机器人头部。瑞士苏黎士大学的H. Kobayashi博士等人研制了由两个摄像头和一个嘴巴组成的简单结构的仿生面部系统。并在其左眼球内安装了CCD摄像机已获得人类的表情数据。该机器人面部能够实现最典型表情的识别和表达。
国内拟人形机器人头部研究概况
最近国内拟人形机器人头部的研究取得了最新进展山中国科学院自动化研究所最新研制的两款仿人机器人“汇童”积’贝奇”，代表了目前中国目前仿人机器人研制的最高水平，如图1.15. 图1.16所示卡通型“汇童”堪称一个表情表演大师，其脸内安装有十多部微型伺服电机，可带动五官做出多种不同程度、不同速率的变化动作;头部安装两部伺服电机可带动头部左右i转动和摇头晃脑，以辅助和加强面部表情表达。针对每个特定对话情景或不同场合，在体内计算机控制下 "汇童" 可做出几十种甚至上百种不同的表情变化，包括多种不同的微笑、大笑，多种不同的生气、愤怒、惊讶.还有思考、遗憾、得意洋洋、无精打采以及多种逗笑的怪表情。配合语音识别技术，表情丰富的“汇童”，还能与人对话，并且可以 进行握手、打招呼等肢体动作。
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