仿人头像机器人"H&Frobot-Ⅲ"语音及口形系统研制与实验

为进一步研究仿人头部器官及面部表情的行为智能,以及机器人与人类交流问题,首次将口形及其与语音协调问题引入到表情机器人系统,并进行研究.在已研制成功的具有面部表情及视觉仿人头像机器人系统"H&Frobot-Ⅱ"基础上,根据人面部运动肌肉解剖学及Ekman面部表情编码系统FACS,论述了口部动作驱动点设置、口形驱动机构及控制方法,设计、研制了语音及口形系统;最后给出了机器人"H&Frobot-Ⅲ"的语音识别与口形协调实验结果,其口形与人讲同样话时口形能够很好地吻合,验证了语音与口形系统的可行性,从而为进一步研究机器人表情智能奠定了技术基础.     

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。     

仿壁虎爬壁机器人的语音识别及语音回放系统研制

随着人们对工业生产便捷性的需求日渐增强,人工智能技术一直保持着发展的动力与活力,因此与语音识别技术相结合的机器人控制拥有良好的发展前景。这里将语音识别技术应用于仿生壁虎爬壁机器人的控制中,研制一种仿壁虎爬壁机器人的语音识别及语音回放系统。语音识别方式采用模板匹配法以适合爬壁机器人使用者的语音识别系统输入命令的特点,降低了控制系统对存贮容量的要求,同时提高了处理速度。语音回放模块使用结构简单的APR9600语音录放芯片,可获得较好的音质效果。     

仿人机器人头颈协调系统的研制

研制出仿人机器人头颈协调系统,主要包括仿人机器人和控制系统。仿人机器人具有22个自由度,控制系统采用上下位机结构,并完成包含四种工作模式的人机软件界面。在ADAMS软件中,对眼球圆周转动以及眼颈协调运动进行运动学仿真。实验结果表明,在头颈协调系统中,机器人的面部器官能够逼真地再现8种基本表情,结合颈部运动,可以实现更多丰富多样的表情,比如愧疚、仰天大笑及傲慢等,头颈协调运动能够使得机器人实现对小球和人脸的可靠性检测和跟踪。     

仿人面部表情机器人研究现状与展望

仿人面部表情技术在实现仿人机器人与人的情感交流上起着非常重要的作用.文中首先对美国汉森机器人技术公司和麻省理工学院、日本早稻田大学和东京理科大学,以及我国哈尔滨工业大学的表情机器人研究进行了分析比较.然后讨论了表情机器人研究在FACS理论、仿人头部机械设计和机器人情感等方面的关键技术.最后对表情机器人发展中亟待解决的问题及趋势做了展望.     

一种仿人机器人面部的结构设计

介绍一种仿人机器人面部的机械结构设计。对产生每种面部表情所需的运动形式和范围进行了分析 ,设计出了眉毛、眼睛、嘴和下颌 4个运动模块。机器人面部的运动是由 2 3个步进电机来驱动的 ,通过这些运动 ,机器人面部就能产生像人一样的表情。     

仿人面部表情机器人的控制系统设计

介绍了基于AT89S52单片机的仿人面部表情机器人的运动控制系统硬、软件结构.通过对人类个性面部表情的分析,设计了面部机构的控制算法.通过实验完成了7路舵机的运动控制并实现了各个不同的面部表情.为进一步研究智能面部表情机器人提供了一定的基础.     

仿人机器人腰机构控制及分析实验平台研究

介绍了一种新型的仿人机器人两自由度腰部结构,给出了该机构两个伺服电机的PID控制策略,建立了基于PC机CAN卡的网络控制平台,该平台可实现腰部机构的实时控制及实时机构控制响应特性分析,该平台还具有扩展性强、成本低的特点.     

仿人机器人系统的研究与实现

针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统.最后提出了一些设想以提高系统的性能.     

仿人机器人系统的研究与实现

针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计开发了机器人的关节控制器,并利用CAN总线把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的分布式控制系统;利用无线局域网技术,实现了语音、视频等多媒体信息的传输,构成了仿人机器人完整的控制系统.最后提出了一些设想以提高系统的性能.     

一种具有人造皮肤的仿人表情机器人结构设计

具有人造皮肤的表情机器人结构设计是仿人表情机器人的研究热点。现有大部分仿人表情机器人通过10个以上的驱动分别牵引人造皮肤上的控制点来实现表情,成本较高、结构复杂,不利于表情机器人的推广与运用。因此,根据表情的实现原理,结合对称性和基本表情实现的特点,提出了最少驱动数为7的仿人表情机器人结构设计,对FACS理论的分析,设计出用较少驱动来牵引人造皮肤,实现基本表情的仿人机器人,能较大降低成本,有利于对表情机器人的推广。并通过实验样机验证了设计。该研究为仿人表情机器人的进一步研究提供了参考。     

基于CPG的仿人机器人运动控制方法及研究进展

对基于CPG的仿人机器人运动控制方法的仿生学基础及控制原理、特性进行了阐述,并从控制模型、控制体系、参数调节、与其它控制器的联合几个方面对该方法的研究进展进行了分析和总结,对其发展趋势进行了展望.     

小型仿人机器人系统的设计

提出了一款新颖的小型开环控制双足行走机器人系统,该系统由机械系统、驱动系统和控制系统3部分组成.关节自由度为21个,比目前流行的小型机器人的17自由度增加了4个自由度,实现了机器人的协调稳定运动,SSC-32舵机控制器的应用使机器人的运动程序编写更加便利,从而可以使设计人员把主要的精力用于动作的设计.     

基于CAN的仿人机器人控制器的设计与实现

本文针对仿人机器人的结构和控制性能的要求,设计并实现了基于CAN的关节控制器,并利用CAN把各个关节和力传感器及上位机连接在一起,构成了有效可靠的控制系统.主要包括仿人机器人的总体结构、控制器的硬件与软件的设计实现、控制系统的拓扑结构等,并提出了一些设想以提高系统的性能.     

具有面部表情识别与再现的机器人头部系统的研制

研制出具有对人类表情识别和表情再现机能的仿人机器人头部系统,该系统由仿人机器头部本体、图像采集设备、表情及面部器官控制系统、表情识别系统等部分组成;该系统从图像采集装置获得人类表情图像,然后采用SVMs和ASM结合的方法进行视频序列的人脸表情识别,设计了眼球、眼睑、下颚等面部器官和面部表情机构及驱动系统对机器人面部皮肤和头部器官进行运动控制,并根据识别结果,可实现七种不同特征的面部表情的再现。     

仿人机器人跑步运动的实现与速度控制

以仿人机器人动力学方程为基础,采用＂虚拟腿＂的方法,实现仿人跑步机器人三维方向的跑步动作。在起跳阶段通过求解＂虚拟腿＂的二自由度动力学方程,确定机器人质心的轨迹,在飞行阶段机器人质心按照自由落体运动;然后对机器人双脚的运动和上臂的运动进行规划,通过机器人动力学方程求解各个关节的力矩。最后通过调节机器人在起跳阶段最初时刻＂虚拟腿＂和铅垂线的夹角控制机器人的跑步速度。仿真结果表明,机器人可以实现稳定的跑步动作,并可以很方便地对前向跑步速度进行控制,证实了文中所介绍方法的有效性。     

仿人机器人的设计与实现

根据仿人机器人实现功能的要求,对机器人各关节自由度合理安排,完成仿人机器人的机构设计。运用D-H坐标表示方法,进行坐标系选取,位姿描述和坐标变换,并建立仿人机器人的运动学方程求运动学的正逆解,从而计算了仿人机器人的运动学。由Pro/E建立实体模型导入到ADAMS中进行虚拟样机仿真,通过查看后处理器运动学仿真结果,并与计算结果相比较,从而得出结论,为物理样机的制造提供科学依据。     

仿人机器人足部结构与感知系统设计及ZMP计算

针对仿人机器人行走中的平稳性要求,首先,设计了由弧形脚掌、被动趾关节、冲击吸收机构和传感器模块组成的足部结构;其次,推导了在足部结构支撑下的ZMP算法。实验表明,由足部结构及传感器布置能够实现ZMP的准确测量。