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《仿人機器人面部表情驅動機構設計仿真.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第34卷第4期計算機仿真2017年04月文章編號：1006—9348(2017)04—0335一05仿人機器人面部表情驅動機構設計仿真云亞文，柯顯信，邱本銳(上海大學機電工程與自動化學院，上海200072)摘要：在仿人機器人研究中，面部表情實現是仿人機器人擬人化的重要基礎。機器人頭部設計面臨自由度多、空間狹小等難題，結構之間極易引起干涉。根據仿人機器人基本表情的實現原理，采用模塊化設計理念，設計了仿人機器人面部的各個驅動機構。然后，采用ANsYs有限元分析軟件，在建立仿人機器人面部彈性體模型的基礎上，根據仿人機器人的面部驅動機構設計，對模型進行有限元仿真分析，經過多次試驗
2、，求得面部彈性體模型六種基本表情的仿真結果。仿真結果表明，面部驅動機構設計具有合理性，并給出每種表情仿人機器人面部控制區(qū)域相應的位移載荷大小。關鍵詞：基本表情；驅動機構；有限元仿真；位移中圖分類號：TP242文獻標識碼：BTheFacialDriVeMechallismDesignandSimulationoftheHumanoidRobotYUNYa—wen，KEXian—xin，QIUBen—mi(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China)A
3、BSTRACT：Inthehumanoidrobotresearch，thefacialexpressionisanimponantfoundatjontotheanthropomor—phichumanoidmbot．Robotheaddesignf；LcestheproblemssuchastoomanyDOFandlittlespace．ThiswiⅡcauseinted．erencebetweenstmctures．Accordingtothebasicprincipleofthehumanoidmbotexpressions，eachoft}ledrivemec
4、hanismwasdesignedbasedonthemodulardesign．Then，onthebasisoffacialelastiemodelofthehumarloidm·bot，finiteelementsimlllationanalysiswasconductedwithANSYS．Afterseveraltests，simulationresultsofsixbasicfacialexpressionsbasedontheelasticmodelwereobtained．Simulationresultsshowthatthedrivemechanism
5、designisreasonable．ThedisplacementsofthehumanoidrobotfacecontmlaTeasarelisted．KEYWoRDS：Basicexpressions；Drivemechanism；Finiteelementsimulation；Displacementl引言智能機器人研究是當今各國機器人研究的熱點問題，如何研制出與人類高度類似且能夠實現人機交互的仿人機器人更是科學家研究的重點。心理學家研究表明，人的情感表達語言占45％，面部表情占55％。1o。所以，在人機交互研究過程中，實現機器人的面部表情表達在機器人與人的情感交
6、流中顯得尤為重要。目前，國內外的研究機構主要是采用驅動柔性體皮膚的方法來實現面部表情，2008年，英國布里斯托爾機器人學實驗室研制出了仿人機器人Jules舊J，該機器人擁有34個電機，基金項目：國家自然科學基金資助項目(61273325)；“國家重大科學儀器設備開發(fā)專項”項目(2012YQl50087)收稿日期：2016一05—20修回日期：2016—06一07這些電機被軟性橡膠所覆蓋，可以實現人類面部表情和嘴唇運動，模仿人類常見的十種面部表情。2011年，哈爾濱工業(yè)大學研制了一款能實現表情識別和表情再現的仿人機器人口J，該機器人具有眼球、眼瞼、下顎和表情機構驅動系統(tǒng)，可
7、以實現七種不同特征的面部表情。2014年，日本大阪大學機器人研究所所長石黑浩設計了女播音員機器人“Kodo—moroid，，_4J，該機器人的皮膚采用的是硅樹脂材料，并且還配置了人工肌肉。該機器人在與人交流時，嘴唇和眉毛都會動，還會眨眼、左顧右盼等。驅動機構設計和柔性體面部表情仿真對仿人機器人的研究起著至關重要的作用。機器人頭部機構設計面臨自由度多、空間狹小的難題，結構之間極易造成干涉。文中采用模塊化設計理念對表情機器人進行了頭部設計，各模塊之間既有聯動性又有獨立性。面部表情仿真為表情動作實現提供重要數據依據。一335—2面部
