情感机器人个性化表情实现与仿真研究

"这篇研究论文探讨了不同个性的情感机器人表情设计和实现方法，主要关注如何增强情感机器人的真实感。作者柯显信、云亚文和邱本锐来自上海大学的机电工程与自动化学院。他们结合个性理论和情感模型理论，分析了情感机器人丰富细腻表情的重要性，并提出了一种基于面部动作编码系统的实现方案。通过使用Solidworks进行脸部模型构建，然后在ANSYS工程软件中对SHFR-III情感机器人脸部模型进行弹性体模拟，运用有限元仿真技术确定控制区域载荷大小，以实现不同个性的基本表情。实验结果验证了该方法能有效指导SHFR-III情感机器人表现出接近人类的各种个性表情。关键词包括情感机器人、面部表情、情感模型、个性、人脸建模、弹性皮肤和有限元仿真。" 本文的研究重点在于情感机器人的情感表达能力，尤其是在不同的个性背景下如何设计和实现更为真实、丰富的面部表情。首先，论文强调了不同个性的面部表情对于情感机器人真实感提升的关键作用，这表明情感机器人不仅仅需要具备功能性，更需要在交互时展现出人性化的一面，以增强与人类用户的亲和力。 接着，作者探讨了个性理论和情感模型理论，这是构建情感机器人表情的基础。个性理论可能涉及到人类心理学中的不同性格特征和行为模式，而情感模型理论可能涵盖了人类情感状态的识别、理解和表达机制。这两种理论的结合为情感机器人提供了理论支持，使其能够根据预设或学习的个性特征来生成相应的情绪反应。 为了实现这些表情，研究者利用了面部动作编码系统（FACS），这是一种标准化的系统，用于描述和编码人类面部肌肉运动产生的所有可见表情。通过FACS，可以精确地控制机器人的面部特征，创造出多样化的表情。 在技术实现层面，研究者使用了Solidworks进行3D建模，创建了SHFR-III情感机器人的脸部模型。然后在ANSYS工程软件中，将脸部模型视为弹性体，通过有限元分析来模拟皮肤的变形，以实现表情变化。这种方法允许计算出控制不同表情所需的载荷大小，从而精确地操纵机器人的面部肌肉。 实验部分，研究者根据仿真结果进行实际的情感机器人表情动作实验，证明了有限元仿真的有效性，它可以指导机器人实现接近人类的各种个性表情。实验的成功意味着这种方法为情感机器人技术的发展提供了新的途径，有助于创造更加生动、具有个性的机器人，进一步提升人机交互的质量和体验。 这篇研究论文揭示了情感机器人表情设计的重要性和实现方法，特别是在个性化表现方面，对于未来的情感机器人研发具有重要的参考价值。通过理论与实践的结合，研究者不仅推动了情感机器人的技术进步，也为人工智能在情感理解和表达上的发展开辟了新的道路。