仿人面部表情机器人SHFR-1样机

通过对人类实现不同面部表情时脸部肌肉运动情况的分析,设计仿人面部表情机器人的运动机构和控制系统.在仿真环境下,对所设计的虚拟样机进行运动分析,以所得到的数据为依据,研制仿人面部表情机器人样机SHFR-1.在SHFR-1机器人上进行面部表情演示实验,结果表明,该样机可以较好地实现高兴、悲伤、惊讶、害怕、愤怒和厌恶等6种人类基本表情.     

仿人面部表情机器人研究进展

首先,梳理近年来国内外这一领域的发展现状,并从心理学维度空间角度探讨了表情机器人的情感建模方法.其次,从机构设计、人脸表情的计算模型、表情特征的提取与分类的识别等多个方面,对表情机器人研究中的关键技术展开综述.最后,在综述分析的基础上,对表情机器人研究现状及其未来发展进行系统的评价,给出今后发展的4个方向.     

表情机器人

本作品是基于人的头部结构而设计。其眼球是用2自由度可实现眼球的任意方位的转动。而嘴部和眉部以及眼球的运动是由单片机精确控制舵机来实现各种面部表情的变化。通过各种程序的控制能使机器人做各种动作．并且机器人发出的声音和表情的结合可以表达出各种神态。本作品的特点是能模仿人的各种表情动作以及摇头、点头等动作。     

面部表情机器人眉毛结构设计与优化

针对现有面部表情机器人拟人化程度偏低、结构自由度少等现状,设计了一种多自由度、高拟人化的面部表情机器人的眉毛结构。为满足人脸表情中眉部动作的复杂性,采用4个自由度的眉毛结构,用于提高其灵活性,具有结构紧凑的特点;设计的结构采用并联结构,可有效减少驱动器数量,满足面部表情机器人尺寸小、精度高的要求。在ADAMS中进行结构优化,并在Pro/e中完成建模,再导入到ADAMS中进行运动仿真,验证了结构设计的有效性。     

脸部表情动画的实现

用计算机动画技术合成人的面部表情动画是人体动画研究的一个重点。本文分析了人脸的生理结构组成和脸部表情与表情单元形变之间的关系，研究了包括局部变形箱变形、线性局部变形和密度球收缩和舒张变形在内的三种面部肌肉变形方法，在此基础上，提出了一个基于复合多组局部变形操作的脸部表情动画的模拟算法。通过调相关整表情单元的形变因子一时间参数曲线，有效地控制了脸部表情的动画过程，从而实现了脸部表情动画。     

基于深度学习的人脸表情识别研究与应用

人脸面部表情是人机交互和非言语交际的有效方式,对面部表情进行识别并分析,可以获取很多信息,在安全监控、人工智能、军警、心理学等领域有着许多不同的应用。本研究基于深度学习对人脸表情识别进行深入研究,采用Open CV内置算法进行人脸检测,利用卷积神经网络进行面部表情识别,实现对人脸最基本的7种表情包括愤怒、厌恶、恐惧、快乐、悲伤、惊讶和中立分别进行识别。与传统的人脸表情识别方法相比较,卷积神经网络的识别精度高,训练参数少,在面部表情特征表现明显的情况下,对7种表情的识别精度都能超过70%以上。     

基于协同交互的面部表情实时分析

通过设计面部表情分析的个体模型,研究模型间的协同交互机制.改进个体模型中面部表情聚类的分析方法,优化聚类类中心的选取和结构分布,设计实现了基于协同交互的面部表情分析模型.进行了多模型问协同交互的实时分析实验,验证了分析模型可以有效的提高面部表情识别的效率和准确度.     

基于视频图像的面部表情识别研究综述

面部表情识别是机器理解人类情感的前提,是改善人机交互关系的关键。首先,按照视频图像中面部表情识别的流程,综述了表情识别的3个阶段:人脸检测、表情特征提取、表情分类。重点介绍了表情特征提取和表情分类中所采用算法的原理、优缺点及应用场合,并给出了部分算法的识别率对比结果。其次,对人机交互中的微表情识别及表情识别的鲁棒性研究也做了介绍。最后总结了面部表情识别研究中存在的问题及难点,探讨了该领域值得进一步研究的问题。     

基于改进的主成分分析法的矿工表情识别

针对传统的矿工面部表情识别方法中对矿工面部表情进行特征提取的时间较慢且识别准确率不高的问题,以主成分分析法为基础,运用Fisher线性判别法对传统的主成分分析法进行改进。首先在主成分分析法的基础上增加一个类间离散矩阵,使其投影后不同类别之间特征点的距离更大,同一类别之间特征点的距离更加紧凑,对矿工面部表情图像特征提取的结果更具有代表性和针对性;然后运用径向基神经网络将低维非线性可分的矿工面部表情图像对应的特征矩阵映射到高维空间并使其线性可分,从而实现对矿工面部表情的识别和分类。实验结果表明,所提出的方法对矿工面部表情识别的识别率为89.0%,优于传统矿工面部表情分类识别算法,在矿井安全监控、疲劳驾驶等领域有较好的应用前景。     

Hu矩和Zernike矩在表情识别应用中的比较

首次将Zernike矩运用于同一个人的表情识别问题，分别计算了同一个人面部图像的Hu矩和Zernike矩，以模式识别中常用的类间距作为依据，提取了面部图像的各种矩的最好特征和次好特征，并对Hu矩和Zernike矩的识别能力和抗噪性进行了比较，试验结果证明Zernike矩更适合识别细微变化的面部表情．     

基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制的研究与设计

基于仿人机器人机械臂的高度实时性和极强的抗干扰性的特点,设计出了基于CAN现场总线仿人机器人机械臂分布式控制系统,利用C8051F041微控制器作为关节分布式控制器,并设计增量码盘和速度检测电路以及相应的软件等,完成了仿人机器人机械臂6个自由度的设计,对机械臂运动轨迹的控制达到了可靠性、实时性和稳定性的要求.     

异构双腿行走机器人机构优化设计

为了给智能仿生腿的开发提供一个理想的研究平台,提出了异构双腿行走机器人(BRHL)这一全新的类人机器人模式.阐述了BRHL的概念及研究意义,介绍了BRHL双腿机构的仿生设计.由于双腿机械结构类似,以仿生腿为例推导了BRHL的运动学模型.论述了BRHL的优化原则、目标函数及约束条件.利用处理好的正常人体步态数据对BRHL进行了优化设计.优化结果表明,BRHL能够较好地实现拟人步态,是智能仿生腿的理想研究平台.     

机器人步态算法仿真研究

以仿人机器人双足步行为研究重点,实现了线性倒立摆步行规划和正逆运动学算法。推导出机器人机械结构对线性倒立摆步行参数的约束条件,并采用遗传算法探索参数空间以得到可行、稳定、快速的步行模式。最后,在该仿真平台上验证了步态生成算法的有效性。     

教学用人形机器人研制

本次设计的教学用人形机器人的研制系统由控制台和教学用人形机器人两部分组成,通过控制台即可完成对教学用人形机器人的所有控制操作,控制台和教学用人形机器人之间采用无线通信方式进行数据的通信。     

Reference Trajectory Generation for 3-Dimensional Walking of a Humanoid Robot

Humanoid walking planning is a complicated task because of the high number of degrees of freedom (DOFs) and the variable mechanical structure during walking. In this paper, a planning method for 3-dimensional (3-D) walking movements was developed based on a model of a typical humanoid robot with 12 DOFs on the lower body. The planning process includes trajectory generation for the hip, ankle, and knee joints in the Cartesian space. The balance of the robot was ensured by adjusting the hip motion. The angles for each DOF were obtained from 3-D kinematics calculation. The calculation gave reference trajectories of all the DOFs on the humanoid robot which were used to control the real robot. The simulation results show that the method is effective.     

基于MRDS仿人机器人仿真平台设计

为了辅助仿人机器人双足步行的步态实验研究,基于微软机器人开发工作室(MRDS),探讨了一种仿人机器人仿真平台的设计和实现.对虚拟环境中仿真机器人实体进行了建模,研究了面向服务思想下机器人应用程序的一般设计模式,实现了平台服务对机器人行为的并发协调控制.双足步态规划及基本视觉识别的测试表明,平台有效实现了仿人机器人多种基本行为的仿真,为步行及其他控制算法的研究及实验提供了支持和基础.     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教，对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构，给出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法，然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用，最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中，通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通，仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。     

双足行走机器人步态轨迹规划

 通过对双足机器人行走过程中一些特殊点进行采样分析,对比人类自身行走步态的观察测量值,采用三次多项式插值来计算出双足行走机器人在行走过程中的行走轨迹,按人体比例设定参数,计算得出了1条比较光滑平稳的行走轨迹,使得机器人的行走姿态更像人类的行走.通过模拟测试,结果表明了用三次多项式插值方法是1种规划双足机器人行走步态的较好方法,而且得出的轨迹插值函数比较平滑.     

仿人机器人路径规划研究

针舛仿人机器人机械连杆控制结构的动力学、运动学等特点,建立了25自由度仿人机器人家谱树彤结构,提供了连杆数据列表,分析了步态规划约束、步行倒立摆、奇异位姿控制、落地步态方向控制等特性,构建了行走步态模型,并采用链接图法对环境空间建模,引入种群规模自调整遗传算法实现路径规划。潋仿人机器人NAO为实验平台,采用链接图法进行全局建模,实验表明,改进的遗传算法在仿人机器人路径规划中具有更快的收敛速度与更好的适应性。     

读书机器人机构设计

介绍了一种新型的类人读书机器人,并对该机器人的头部和手臂的机构和工作原理进行了详细说明．该机器人的头部具有3个自由度,能够自动调整头部姿态以获得最佳的文字识别效果,机器人双臂具有6个自由度,能够完成左右两个方向的翻书动作．该机器人可以帮助盲人等有阅读障碍的人阅读书籍．