仿人面部表情机器人头部结构设计文献综述

 2023-11-21 09:38:11

文献综述

1.仿人机器人的现状

机器人技术伴随着社会现代科学技术的进步而迅猛发展,机器人的能力变得越来越强,科学技术的发展赋予了其越来越接近人类的能力。在智能机器人产业发展的战略上,我国已将服务机器人等项目确定为国家研究的重点。随着机器人的进化,其与我们人类之间的差异会变得越来越小,因此,仿人机器人成为了当前机器人研究领域中的热门研究方向之一。而且可以预见,智能机器人在将来会走进千家万户,因此与机器人进行生动的情感交流变得更加重要,而人的情感变化主要是由人的面部表情来进行表达的,所以仿人面部表情机器人的研究对于实现和谐的人机交互具有十分重要的意义。

目前对于仿人机器人的研究主要集中于机器人感知、仿人多指灵巧手、仿人双足步行和自治行为等方面,对机器人的面部和表情的研究相对较少,在技术上也相对缺乏。

2.仿人机器人在国外的发展

在国外,对于仿人机器人的研究所取得的成果显著,日本、美国、欧洲等已于近几年开展了对仿生面部的研究。在结构方面,日本早稻田大学高西淳夫教授等人研制了WE-3R系列的机器人头脸系统,在该系统中,机器人面部的眼睛、眼睑、眉毛、嘴、下颌、脖子都具有独立运动的自由度,并采用了视觉、嗅觉、听觉、触觉等多种传感器。该系统能够自行对外部的光、烟味等刺激产生反映。美国麻省理工学院的C.Breazeal博士等人提出的系统采用了马达驱动的脸部结构,能够实现机器人与人类之间简单的相互交流。瑞士苏黎世大学的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,并在其左眼球中安装了CCD摄像机以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。

3.仿人机器人在国内的发展

我国也有许多学者和研究机构开展了仿人机器人和仿生机构的研究,也取得了很多成果。马培荪等人研制了基于多个目标遗传算法的仿人机器人中枢神经运动控制系统,汪劲松等人进行了拟人机器人下肢机构分析,迟东祥、颜国正等人探讨了仿人机器人在运动机理和行为方式两个方面的研究现状,童秉枢等人研究了基于形态发生学的仿生结构设计问题,宗光华、毕树生论述了我国仿生机械与仿生制造的特点与走势,提出该领域的发展方向。

4.发展趋势

在过去的几年里,机器人已经渗入我们的社会之中,为我们“排忧解难”。当然,现实世界中的机器人无法与充满无限想象力与创造力的人类相媲美,而且与科幻世界中描述的完美形态更是相去甚远,但是它们作为综合近年来日益进步的电子计算机科技、传感技术和先进的人工智能技术的高科技产物,可以出色的完成人们指定的一些任务,这不得不说是一个巨大的进步,相信会有越来越多功能各异的新型机器人进入我们的生活,它们必将会让我们进入真正的机器人时代,也相信科幻世界中的完美机器人在将来的某一天也会实现!

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