[发明专利]一种机器人面部表情实现机构及控制方法

说明书

本发明涉及一种机器人面部表情实现机构及控制方法，该机构包括通过相互独立的用于实现多种面部表情的眼皮控制模块、眼球上下控制模块、眼球左右控制模块以及嘴巴开合控制模块；所述方法采用情感决策模型，基于机器人采集到的环境信息以及认知获得的智能体感知、行为和动作信息，进行反馈自适应学习，获得当前状态的行为，然后通过机器人面部表情实现机构进行展示与现有技术相比，本发明具有结构简单、面部表情多样化以及人机交互灵活的优点。

技术领域

本发明涉及机器人面部表情控制领域，尤其是涉及一种机器人面部表情实现机构及控制方法。

背景技术

随着低出生率和老龄化等社会问题的不断加剧，劳动力逐渐匮乏，家庭智能服务机器人则应运而生，它不仅要具有友好、美观的外观，而且要能与人类进行流畅地情感及信息交流，因此能够表达情感的仿人表情机器人的研究引起了诸多机器人研究者的关注。

目前，研究的仿人表情机器人趋于通过复杂的马达控制来形成有限的表情控制，而且这些表情几乎都是由工作人员控制展示的，固定的表情数量和脸部变化，会使机器人的表情展示机械感严重。此外，大量的电机在头部堆积，会使仿人表情机器人的重量大增，不利于后续机器人行动平台的搭建，仅仅有着较好的表情反馈，没有灵活的人机交互性，也无法打开市场。

目前表情机器人的研究存在以下不足：

1)头部各器官的结构设计复杂，不易控制，成本较高，即使与人类具有很高的相似度，但它的一举一动也会让人有一种毛骨悚然的感觉。这也验证了日本机器人专家森政弘于1970年提出的恐怖谷理论.当机器人与人类在外表、动作上的相似度到达一个特定程度，机器的类人反应会变得令人反感，哪怕机器人与人类有一点点的差别，都会显得非常刺眼，让整个机器人显得非常僵硬恐怖，这在仿人表情机器人上会被成倍的放大；

2)机器人双眼球、眼睑的动作，如上下、左右及开合等都同步且固定，不能展示不同程度的表情变化，例如无法区分大笑与微笑的区别，这会大大加快受试者对机器人好奇感的降低速度，应用在人机交互中，则会引起人们的无聊感。

3)情感决策的不足，现有的表情机器人无法感知人类的表情、行为和动作，不能做到通过采集环境的信息进行表情输出的加工，这使得表情机器人社会交互很低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、表情多样、自适应学习能力强以及人机交互灵活的机器人面部表情实现机构及控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的第一方面，一种机器人面部表情实现机构，该机构包括通过相互独立的用于实现多种面部表情的眼皮控制模块、眼球上下控制模块、眼球左右控制模块以及嘴巴开合控制模块。

优选地，所述眼皮控制模块设有两个通过连杆机构与上下眼皮相连的用于控制眼皮眨动的舵机。

优选地，所述眼皮控制模块包括与所述连杆机构连接的用于控制上下眼皮同时开合的啮合齿轮。

优选地，所述眼球左右控制模块设有两个通过舵盘与眼球结构体相连的用于控制眼球左右摆动的舵机。

优选地，所述眼球上下控制模块设有两个通过舵盘与眼球结构体相连的用于控制眼球上下摆动的舵机。

优选地，所述嘴巴开合控制模块包括两组分别控制上下嘴唇开合依次连接的弹簧片、连杆机构、舵盘以及舵机。

根据本发明的第二方面，提供了一种基于上述机器人面部表情实现机构的控制方法，该方法采用情感决策模型，基于机器人采集到的环境信息以及认知获得的智能体感知、行为和动作信息，进行反馈自适应学习，获得当前状态的行为，然后通过机器人面部表情实现机构进行展示；所述方法包括以下步骤：