第6期 柯显信，等：仿人情感交互表情机器人研究现状及关键技术 487· 的人类感情而且心理学研究表明，人脸能够产生大 [5]HO J,HANSON O D,KIM W S,et al.Design of android 约55000种不同的表情.而目前人类能够实现的机 type humanoid robot albert HUBO[C]//IEEE International 器人表情还较为单调，所以，丰富机器人表情并使之 Conference on Intelligent Robots and Systems.Beijing,Chi- 多样化是亟待解决的问题. na,2006:1428-1433. 3.3表情机器人“部件”的“肉体化” [6]DELAUNAY F,De GREEFF J,BELPAEME T.Towards retro-projected robot faces:an alternative to mechatronic 完美地实现人工情感可以缩小机器人与人类之 and android faces[C]//The 18th IEEE International Sym- 间的界限，此时人机交互将不存在情感的鸿沟.而表 posium on Robot and Human Interactive Communication. 情机器人的“身体部件”的“肉体化”也是必须有所 Toyama,Japan,2009:306-311. 作为的一方面.从材料角度出发，对表情机器人的皮 [7]吴伟国，宋策，孟庆梅.仿人头像机器人“H&Fbot-” 肤材料有待进一步研究，使之不仅具有更好的拉伸 语音及口形系统研制与实验[J].机械设计，2008,25 性和柔韧性，还具有响应外界刺激的知觉和自我修 (1):15-19. 复能力.与此类似，表情机器人的“思维部件”如何实 WU Weiguo,SONG Ce,MENG Qingmei.Development and 现肉体化也是一个难题， experimentation on speech sounds and degree of lip rounding 3.4表情机器人的商业化应用 system for“H&Frobot-lΠ”humanoid head portrait robot 最近迪士尼计划在游乐场内推出最新的3-D扫 [J].Journal of Machine Design,2008,25(1):15-19. [8]唐文彬，柯显信.仿人面部表情机器人的控制系统设计 描技术终极“人脸克隆计划”，只要扫描目标对象的 [J].机械设计，2010,27(8)54-58. 头部，就能做出这个人脸上包括皱纹在内的微小细 TANG Wenbin,KE Xianxin.Control system design of a fa- 节的3-D模型，然后根据这个模型制作出装配在机 cial robot J.Journal of Machine Design,2010,27(8): 器人头部上的面具，通过该模型与机器人的配合演 54-58. 算，还能做出逼真生动的面部表情，然后通过人机交 [9]EKMAN P,ERIKA L R.What the face reveals:basic and 互平台就能完成“真人版”Sii的功能了.2010年上 applied studies of spontaneous expression using the facial 海世博会上，西安超人雕塑研究院所研制的高仿真 action coding system (FACS)[M].2nd ed.Cambidge:Ox- 机器人“唐明皇与杨贵妃”与真人版在陕西馆展示， ford University Press,2005:44-65. 人气指数名列前三甲.由此可见，表情机器人的应用 [10]陈玉亮.基于表情识别与再现的面部表情机器人研究 [D].上海：上海大学，2011：1-90. 已日趋商业化，面向商业化的研究必将成为今后研 CHEN Yuliang.The facial robot research on facial expres- 究工作的热点之一 sion recognition and representation[D].Shanghai:Shang- 参考文献： hai University,2011:1-90. [11]刘伯成.人工情感与物联网技术研究[J].科技广场， [1]赵秋芳，王震亚，范波涛.感性工学及其在日本的研究现 2010.24(9):76-78. 状[J].艺术与设计理论，2007,36(7)：32-34. LIU Bocheng.Research on artificial emotion and internet of ZHAO Qiufang,WANG Zhenya,FAN Botao.An introduc- things[J].Science Mosaic,2010,24(9):76-78. tion of kansei engineering and its research status in Japan [12]孟秀艳，王志良，李娜，等.情感机器人的情感模型研究 [J].The Theory of Art and Design,2007,36(7):32-34. [J].计算机科学，2008,35(6)：158-162. [2]柯显信，柏垠，唐文彬.仿人面部表情机器人研究现状与 MENG Xiuyan,WANG Zhiliang,LI Na,et al.Research 展望[J].机械设计，2009,26(11)：5-8. on affective model of affective robot[J.Computer Sci- KE Xianxin,BAI Yin,TANG Wenbin.Current situation ence,2008,35(6):158-162. and prospects of research for humanoid countenance robot [13]BERNS K,HIRTH J.Control of facial expressions of the [J].Journal of Machine Design,2009,26(11):5-8. humanoid robot head roman [C]//Proceedings of IEEE [3]BECKER-ASANO C,ISHIGURO H.Evaluating facial dis- RSJ International Conference on Intelligent Robots and Sys- plays of emotion for the android robot Geminoid F[C]/ tems (IROS).Beijing,China,2006:3119-3124. IEEE Workshop on Affective Computational Intelligence [14]KOZIMA H.An ontogeny of socially communicative robots (WACI).Paris,France,2011:1-8. [C]//Interactivist Summer Institute ISI-2001).Bethle- [4 ISHIHARA H,YOSHIKAWA Y,ASADA,M.Realistic hem.PA,USA,2001:65-84. child robot "Affetto"for understanding the caregiver-child [15]KOZIMA H,ZLATEV J.An epigenetic approach to hu- attachment relationship that guides the child development man-robot communication [C]//Proceedings of IEEE In- [C]//IEEE International Conference on Development and ternational Workshop on Robots and Human Interactive Learning (ICDL).Frankfurt am Main,German,2011:2-5. Communications.Osaka,Japan,2000:346-351.的人类感情．而且心理学研究表明，人脸能够产生大 约 ５５ ０００ 种不同的表情．而目前人类能够实现的机 器人表情还较为单调，所以，丰富机器人表情并使之 多样化是亟待解决的问题． ３．３ 表情机器人“部件”的“肉体化” 完美地实现人工情感可以缩小机器人与人类之 间的界限，此时人机交互将不存在情感的鸿沟．而表 情机器人的“身体部件”的“肉体化”也是必须有所 作为的一方面．从材料角度出发，对表情机器人的皮 肤材料有待进一步研究，使之不仅具有更好的拉伸 性和柔韧性，还具有响应外界刺激的知觉和自我修 复能力．与此类似，表情机器人的“思维部件”如何实 现肉体化也是一个难题． ３．４ 表情机器人的商业化应用 最近迪士尼计划在游乐场内推出最新的 ３⁃Ｄ 扫 描技术终极“人脸克隆计划”，只要扫描目标对象的 头部，就能做出这个人脸上包括皱纹在内的微小细 节的 ３⁃Ｄ 模型，然后根据这个模型制作出装配在机 器人头部上的面具，通过该模型与机器人的配合演 算，还能做出逼真生动的面部表情，然后通过人机交 互平台就能完成“真人版” Ｓｉｒｉ 的功能了．２０１０ 年上 海世博会上，西安超人雕塑研究院所研制的高仿真 机器人“唐明皇与杨贵妃”与真人版在陕西馆展示， 人气指数名列前三甲．由此可见，表情机器人的应用 已日趋商业化，面向商业化的研究必将成为今后研 究工作的热点之一． 参考文献： ［１］赵秋芳，王震亚，范波涛． 感性工学及其在日本的研究现 状［Ｊ］． 艺术与设计理论， ２００７， ３６（７）： ３２⁃３４． ＺＨＡＯ Ｑｉｕｆａｎｇ， ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｙａ， ＦＡＮ Ｂｏｔａｏ． Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃ⁃ ｔｉｏｎ ｏｆ ｋａｎｓｅｉ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｉｎ Ｊａｐａｎ ［Ｊ］． Ｔｈｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ａｒｔ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ， ２００７， ３６（７）： ３２⁃３４． ［２］柯显信，柏垠，唐文彬． 仿人面部表情机器人研究现状与 展望［Ｊ］． 机械设计， ２００９， ２６（１１）： ５⁃８． ＫＥ Ｘｉａｎｘｉｎ， ＢＡＩ Ｙｉｎ， ＴＡＮＧ Ｗｅｎｂｉｎ． Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｈｕｍａｎｏｉｄ ｃｏｕｎｔｅｎａｎｃｅ ｒｏｂｏｔ ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ， ２００９， ２６（１１）： ５⁃８． ［３］ ＢＥＣＫＥＲ⁃ＡＳＡＮＯ Ｃ， ＩＳＨＩＧＵＲＯ Ｈ． Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｆａｃｉａｌ ｄｉｓ⁃ ｐｌａｙｓ ｏｆ ｅｍｏｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｎｄｒｏｉｄ ｒｏｂｏｔ Ｇｅｍｉｎｏｉｄ Ｆ ［ Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ａｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ （ＷＡＣＩ）． Ｐａｒｉｓ， Ｆｒａｎｃｅ， ２０１１： １⁃８． ［ ４ ］ ＩＳＨＩＨＡＲＡ Ｈ， ＹＯＳＨＩＫＡＷＡ Ｙ， ＡＳＡＤＡ， Ｍ． Ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｃｈｉｌｄ ｒｏｂｏｔ “Ａｆｆｅｔｔｏ” ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｒｅｇｉｖｅｒ⁃ｃｈｉｌｄ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｔｈａｔ ｇｕｉｄｅｓ ｔｈｅ ｃｈｉｌｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ［Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ （ＩＣＤＬ）． Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ ａｍ Ｍａｉｎ， Ｇｅｒｍａｎ， ２０１１： ２⁃５． ［５］ＨＯ Ｊ， ＨＡＮＳＯＮ Ｏ Ｄ， ＫＩＭ Ｗ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｎｄｒｏｉｄ ｔｙｐｅ ｈｕｍａｎｏｉｄ ｒｏｂｏｔ ａｌｂｅｒｔ ＨＵＢＯ［Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉ⁃ ｎａ， ２００６： １４２８⁃１４３３． ［６］ ＤＥＬＡＵＮＡＹ Ｆ， Ｄｅ ＧＲＥＥＦＦ Ｊ， ＢＥＬＰＡＥＭＥ Ｔ． Ｔｏｗａｒｄｓ ｒｅｔｒｏ⁃ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｒｏｂｏｔ ｆａｃｅｓ： ａｎ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｔｏ ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ ａｎｄｒｏｉｄ ｆａｃｅｓ［Ｃ］ ／ ／ Ｔｈｅ １８ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍ⁃ ｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｒｏｂｏｔ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｏｙａｍａ， Ｊａｐａｎ， ２００９： ３０６⁃３１１． ［７］吴伟国， 宋策， 孟庆梅． 仿人头像机器人“Ｈ＆Ｆ ｒｏｂｏｔ⁃ＩＩＩ” 语音及口形系统研制与实验［ Ｊ］． 机械设计， ２００８， ２５ （１）： １５⁃１９． ＷＵ Ｗｅｉｇｕｏ， ＳＯＮＧ Ｃｅ， ＭＥＮＧ Ｑｉｎｇｍｅｉ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｐｅｅｃｈ ｓｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｌｉｐ ｒｏｕｎｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ “ Ｈ＆Ｆｒｏｂｏｔ⁃ＩＩＩ” ｈｕｍａｎｏｉｄ ｈｅａｄ ｐｏｒｔｒａｉｔ ｒｏｂｏｔ ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ， ２００８， ２５（１）： １５⁃１９． ［８］唐文彬， 柯显信． 仿人面部表情机器人的控制系统设计 ［Ｊ］． 机械设计， ２０１０， ２７（８）： ５４⁃５８． ＴＡＮＧ Ｗｅｎｂｉｎ， ＫＥ Ｘｉａｎｘｉｎ． Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｆａ⁃ ｃｉａｌ ｒｏｂｏｔ［ Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ， ２０１０， ２７（ ８）： ５４⁃５８． ［９］ＥＫＭＡＮ Ｐ， ＥＲＩＫＡ Ｌ Ｒ． Ｗｈａｔ ｔｈｅ ｆａｃｅ ｒｅｖｅａｌｓ： ｂａｓｉｃ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆａｃｉａｌ ａｃｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ （ＦＡＣＳ）［Ｍ］． ２ｎｄ ｅｄ． Ｃａｍｂｉｄｇｅ： Ｏｘ⁃ ｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， ２００５： ４４⁃６５． ［１０］陈玉亮． 基于表情识别与再现的面部表情机器人研究 ［Ｄ］． 上海：上海大学， ２０１１： １⁃９０． ＣＨＥＮ Ｙｕｌｉａｎｇ． Ｔｈｅ ｆａｃｉａｌ ｒｏｂｏｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｆａｃｉａｌ ｅｘｐｒｅｓ⁃ ｓｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ［Ｄ］． Ｓｈａｎｇｈａｉ： Ｓｈａｎｇ⁃ ｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２０１１： １⁃９０． ［１１］刘伯成． 人工情感与物联网技术研究［ Ｊ］． 科技广场， ２０１０， ２４（９）： ７６⁃７８． ＬＩＵ Ｂｏｃｈｅｎｇ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｅｍｏｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ［Ｊ］． Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｏｓａｉｃ， ２０１０， ２４（９）： ７６⁃７８． ［１２］孟秀艳，王志良，李娜，等． 情感机器人的情感模型研究 ［Ｊ］． 计算机科学， ２００８， ３５（６）： １５８⁃１６２． ＭＥＮＧ Ｘｉｕｙａｎ， ＷＡＮＧ Ｚｈｉｌｉａｎｇ， ＬＩ Ｎａ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ａｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｏｂｏｔ ［ Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉ⁃ ｅｎｃｅ， ２００８， ３５（６）： １５８⁃１６２． ［１３］ＢＥＲＮＳ Ｋ， ＨＩＲＴＨ Ｊ． Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｆａｃｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎｏｉｄ ｒｏｂｏｔ ｈｅａｄ ｒｏｍａｎ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ／ ＲＳＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓ⁃ ｔｅｍｓ （ＩＲＯＳ）． Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ， ２００６： ３１１９⁃３１２４． ［１４］ＫＯＺＩＭＡ Ｈ． Ａｎ ｏｎｔｏｇｅｎｙ ｏｆ ｓｏｃｉａｌｌｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅ ｒｏｂｏｔｓ ［Ｃ］ ／ ／ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｉｓｔ Ｓｕｍｍｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ （ ＩＳＩ⁃２００１）． Ｂｅｔｈｌｅ⁃ ｈｅｍ． ＰＡ， ＵＳＡ， ２００１： ６５⁃８４． ［１５］ ＫＯＺＩＭＡ Ｈ， ＺＬＡＴＥＶ Ｊ． Ａｎ ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｈｕ⁃ ｍａｎ⁃ｒｏｂｏｔ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎ⁃ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｏｓａｋａ， Ｊａｐａｎ， ２０００： ３４６⁃３５１． 第 ６ 期 柯显信，等：仿人情感交互表情机器人研究现状及关键技术 ·４８７·