基于工程应用的仿人面部表情机器人的人脸系统研究与设计

摘要

人类主要借助表情、语调和内容完成与外界信息的传递，其中表情占比55％，语调占比38%，而内容仅占7%，表情表达在交流沟通中具有重要作用。随着机器人技术的快速发展，一些特种机器人已进入人类的生产生活。研究符合人类审美的外观、对人类生存环境高度适应、能与人类进行准确有效的交流、具有人性化高仿真面部的仿人机器人，具有重要意义。论文主要研究内容如下：
　　（1）总结并分析国内外高仿真机器人的主要研究成果及关键技术。结合面部结构、皮肤肌理、表情运动原理等的研究和分析，提出了满足课题要求的研究方案。
　　（2）在面部解剖学基础上，结合面部表情编码系统(FACS)，对人类典型面部表情进行研究和分析，归纳出面部表情运动的有效特征区域、运动方式和数值范围，为面部柔性体仿真研究提供运动参考。
　　（3）利用Rhino和SolidWorks构建表情机器人仿真面部模型，试验锥形柱结构分散应力的效果。结合面部弹性材料的特性和应力分散的效果，制作带锥形柱的面部仿真模型，进行应力情形的验证及仿真分析，模拟出幸福、愤怒等基本面部表情。
　　（4）依据仿真模拟方法，记录实验生成的柔性体人脸情况，以及不同配比硬质水和硅胶的柔软度情况，测试其面部仿真效果，调整制作工艺。