仿人機(jī)器人面部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與情感表達(dá)控制.pdf

1、面部情感表達(dá)技術(shù)是研究仿人機(jī)器人的熱點(diǎn)課題之一。情感表達(dá)豐富化以及情感模型細(xì)膩化是該課題待突破的兩個(gè)難題。論文在分析了人臉表情產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用面部動(dòng)作編碼系統(tǒng)(FACS)，對(duì)提出的十種表情進(jìn)行了動(dòng)作編碼。通過剖析情感再現(xiàn)方法以及編碼規(guī)律，得出了仿人機(jī)器人面部情感再現(xiàn)的13個(gè)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)。通過采集實(shí)際人臉表情，量化了每個(gè)控制點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍。
　　根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制點(diǎn)的分布特點(diǎn)，將面部結(jié)構(gòu)分成了眉毛、眼瞼、眼球、鼻部、嘴部以及下頜等六個(gè)模

2、塊，分別分析設(shè)計(jì)，并對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了ADAMS仿真驗(yàn)證。在Pro/E軟件中對(duì)面部結(jié)構(gòu)1∶1實(shí)體建模，并在ADAMS軟件中進(jìn)行了表情仿真。
　　針對(duì)微處理器任務(wù)順序執(zhí)行的缺陷，設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的面部運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。按照FPGA的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，將系統(tǒng)分模塊設(shè)計(jì)。在QuartusⅡ軟件中，設(shè)計(jì)了VerilogHDL語言的模塊控制代碼，并調(diào)用了EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Atlera對(duì)模塊仿真驗(yàn)證。通過在一片F(xiàn)PGA上

3、實(shí)例化每個(gè)模塊，完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　研究了PAD(Pleasure-Arousal-Dominance)三維情感模型，對(duì)PAD空間中的情感離散、情感交叉無法描述等缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的PAD模型將情感分為類別級(jí)、連續(xù)級(jí)等兩個(gè)級(jí)別。運(yùn)用改進(jìn)的PAD三維情感模型，提出了實(shí)現(xiàn)仿人機(jī)器人面部情感連續(xù)性表達(dá)方案。
　　最后，通過實(shí)物樣機(jī)的三個(gè)情感表達(dá)實(shí)驗(yàn)，分別驗(yàn)證了論文所提出的面部結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及改進(jìn)的PAD三維情感模型的