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具有情感的类人表情机器人是机器人研究领域中的热点问题之一。对这方面的研究现状进行了综述。首先,梳理了国内外具有情感的类人表情机器人的研究之路,概括性地总结了具有代表性的表情机器人涉及的相关理论与技术,并对比分析了其系统构成、机械结构、传感系统、控制系统和特性;其次,详细阐述了该领域所涉及的理论与技术,包括面部编码系统理论、人工心理与人工情感理论、传感技术、图像处理技术以及语音识别与表达技术,继而针对该领域研究中存在的问题讨论了进一步的研究方向;最后,对该领域未来的发展进行了展望。
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第
38
卷第
1
期
2011
年
1
月
计算机科学
Computer
Science
Vo
l.
38
No. 1
Jan
2011
具有情感的类人表情机器人研究综述
王志良王巍谷学静郑思仪
(北京科技大学信息工程学院
北京
100083)
摘
要
具有情感的类人表情机器人是机器人研究领域中的热点问题之一。对这方面的研究现状进行了综述。首
先,梳理了国内外具有情感的类人表情机器人的研究之路,概括性地总结了具有代表性的表情机器人涉及的相关理论
与技术,并对比分析了其系统构成、机械结构、传感系统、控制系统和特性;其次,详细阐述了该领域所涉及的理论与技
术,包括面部编码系统理论、人工心理与人工情感理论、传感技术、图像处理技术以及语音识别与表达技术,继而针对
该领域研究中存在的问题讨论了进一步的研究方向;最后,对该领域未来的发展进行了展望。
关键词
机器人,表情机器人,情感,交互
中图法分类号
1'
P24
文献标识码
A
Research
Summarization
of
Humanoid
Expression
Robot
with
Emotion
WANG
Zhi-liang
WANG
Wei
GU
Xu
e-
jing
ZHENG
Si-yi
(School
of
Information Enginecring, University
of
Scicncc
and
Technology
Beijing
,
Beijing
100083
, China)
Abstract
Humanoid
expression
robot
with
emotion is
as
one of
hot
topics in robot rsearch.
1'
0 this area, summarization
was give
n.
First
,
after
pectination
of
the
road of research
on
emotional humanoid
expressio
口
robot
,
related theories and
technologies of representative robot were summarized synoptically.
In
additon,
their
system
construction
, mechanical
structure
,
sensors
, controlling
system
and
another
features were compared and analyzed. Second, theories
and
technolo-
gies
to
this
area,
such
as facial action coding
system
, artificial psychology and artificial
emotio
日,
se
口
soring
techr
让
ogy
,
ima
ge processing,voice recognization and
synthesis
were expounded in detai
l.
Based
on
these
, some
future
research
direc-
tions to several existing problems
were
proposed.
Lastly
, developing
of
humanoid expression
robot
with
emotion
was
forecasted.
Keywords
Robot
,
Expression
robot
,
Emotion
, Interaction
家庭服务机器人是机器人的发展方向之一,是进一步加
强机器人技术研究的突破口,是我国"十一五"期间机器人技
术发展的重点[I
J
个人电脑普及革命的领军人物比尔·盖茨
预言,机器人即将重复个人电脑崛起的道路未来家家都有
机器人'飞机器人将与个人电脑一样,彻底改变这个时代的生
活方式。韩国科学家也预测,未来
10
年间,每个家庭将至少
拥有一个机器人。在
2008
年中国科协举办的"五个
10"
系列
评选活动中"未来家庭机器人"入选
"10
项引领未来的科学
技术这些都表明家用机器人技术的前沿学科性与重要实用
价值。随着服务机器人进入我们的生活,在其能够完成一定
任务的基础上,人们已不满足对着冰冷的金属,而是需要具有
情感和个性、具有丰富的表情、能够和人类通过动作、语言等
进行合作的机器人。因此,对具有情感的类人表情机器人的
研究就显得十分必要了。
本文对具有情感的类人表情机器人研究进行了梳理,概
括了相关的理论与技术,并对比分析了
8
种表情机器人的详
细技术参数、特性。阐述了目前研究中涉及的理论与技术,在
此基础上,对进一步的研究方向进行了探讨。
1
国内外研究现状
表情机器人是近年来机器人研究领域中兴起的一个新的
研究热点,它既是人工情感的重要研究和应用对象,也是研究
开发人士情感的高效实验和演示平台。
对具有情感的类人表情机器人的研究,日本、美国的大学
和研究所开展较早,并且多集中在早稻田大学和麻省理工大
学,且发展较快
[2.3J
近期,德国与英国也开始有了相关研
究[叫。我国自
2002
年开始,出现了对表情机器人的研究
[6J 。
目前国内研制的比较先进的机器人是由哈尔滨工业大学开发
的"百智星"幼教机器人,它能显示一定的表情[ï]。此外,还有
2004
年由中国科学院自动化研究所研制的"童童"机器人问,
以及
2007
年由北京科技大学设计的情感机器人头部等问。
因
1
分别对国内外具有情感的类人表情机器人研究之路进行
到稿日期
:2010-01-08
返修日期
:2010
一
04-20
本文受国家高技术研究计划
(2007
AA04Z218)
,国家自然科学基金
(60903067)
,北京市重点学
科建设项目
(XK100080537)
资助。
王志良(1
956-)
,男,教授,博士生导师,主要研究方向为人工心理及情感
i
十算、智能机器人学、和谐人机交互、
3C
融合:王
巍
(1983-)
,男,博
士生,主要研究方向为表情机器人、人工心理与情感计算、智能优化算法
.E-rnai
l:
wangwei8311@163.
com(
通信作者)
;谷学静
0972-)
.女,博士
生,主要研究方向为虚拟人技术、人士心理与情感计算;郑思仪
0982
一),女,博士生.主要研究方向为机器视觉、人士,心理与情感
i
十算
o
• 34 •
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