.472. 智能系统学报 第12卷 (a)黏液质 (b)抑郁质 (c抑郁质 (d)胆汁质 图7愤怒表情仿真结果 Fig.7 Angry expression simulation results 4 实验 为验证仿人机器人不同个性面部表情的仿真 结果，以上海大学精密机械系的面部表情机器人 SHFR-Ⅲ为实验平台[20)，该表情机器人的机械结构 (c)多血质 (d胆汁质 采用模块化设计，分为眉毛机构、眼部机构和嘴部 图6高兴表情仿真结果 机构，各个机构都添加了控制单元，如图8所示，与 Fig.6 Happy expression simulation results 图4中的控制区域对应。在机械结构的基础上，在 表5愤怒时面部控制区域力载荷 SHFR-Ⅲ的面部添加皮肤，皮肤材料选择接近人体 Table 5 Force loads of face control areas when angry N 皮肤性能的硅胶材料。将皮肤附在机器人面部“骨 架”上，并将硅胶皮肤与控制单元联接。SHFR-Ⅲ以 控制 区域 个性 黏液质 多血质 抑郁质 胆汁质 FPGA控制板作为核心控制元件，通过上位机控制 驱动控制单元的舵机，从而驱动面部皮肤。 左 X 0 0 0 0 (右)Y -0.06 -0.07 -0.08 -0.09 眉毛控制单元 眼脸控制单元 嘴角Z 0 0 0 0 上（下）Y 0.01 0.01 0.01 0.01 唇(YZ)(0.030.01)(0.050.01)(0.070.01)(0.090.01) 眼睑 0.005 0.010 0.015 0.020 左 X ±0.02 ±0.05 ±0.08 ±0.10 (右)Y -0.08 -0.10 -0.15 -0.18 眉头Z 0 0 0 0 左X ±0.05 ±0.05 ±0.05 ±0.05 (右)Y 0.05 0.05 0.07 0.07 上唇控制单元 嘴角控制单元 眉尾Z 00.3 00.3 00.3 00.3 图8SHFR-Ⅲ实验平台 Fig.8 SHFR-III experiment platform 首先对不同个性的高兴表情进行动作实验，通 过上位机控制舵机转动，牵引面部皮肤控制点运 动，实现不同个性的高兴面部表情，实验结果如图9 所示。同样，对不同个性的愤怒表情进行动作实 验，实验结果如图10所示。 实验结果表明，该面部表情机器人可以实现不 (a)霜液质 (b)多血质 同个性的基本面部表情，验证了仿真结果。图 ６ 高兴表情仿真结果 Ｆｉｇ．６ Ｈａｐｐｙ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ 表 ５ 愤怒时面部控制区域力载荷 Ｔａｂｌｅ ５ Ｆｏｒｃｅ ｌｏａｄｓ ｏｆ ｆａｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅａｓ ｗｈｅｎ ａｎｇｒｙ Ｎ 控制 区域 个性 黏液质 多血质 抑郁质 胆汁质 左 （右） 嘴角 Ｘ Ｙ Ｚ ０ －０．０６ ０ ０ －０．０７ ０ ０ －０．０８ ０ ０ －０．０９ ０ 上（下） 唇 Ｙ （ＹＺ） ０．０１ （０．０３ ０．０１） ０．０１ （０．０５ ０．０１） ０．０１ （０．０７ ０．０１） ０．０１ （０．０９ ０．０１） 眼睑 Ｙ ０．００５ ０．０１０ ０．０１５ ０．０２０ 左 （右） 眉头 Ｘ Ｙ Ｚ ±０．０２ －０．０８ ０ ±０．０５ －０．１０ ０ ±０．０８ －０．１５ ０ ±０．１０ －０．１８ ０ 左 （右） 眉尾 Ｘ Ｙ Ｚ ±０．０５ ０．０５ ００．３ ±０．０５ ０．０５ ００．３ ±０．０５ ０．０７ ００．３ ±０．０５ ０．０７ ００．３ 图 ７ 愤怒表情仿真结果 Ｆｉｇ．７ Ａｎｇｒｙ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ４ 实验 为验证仿人机器人不同个性面部表情的仿真 结果，以上海大学精密机械系的面部表情机器人 ＳＨＦＲ⁃Ⅲ为实验平台［２０］ ，该表情机器人的机械结构 采用模块化设计，分为眉毛机构、眼部机构和嘴部 机构，各个机构都添加了控制单元，如图 ８ 所示，与 图 ４ 中的控制区域对应。 在机械结构的基础上，在 ＳＨＦＲ⁃Ⅲ的面部添加皮肤，皮肤材料选择接近人体 皮肤性能的硅胶材料。 将皮肤附在机器人面部“骨 架”上，并将硅胶皮肤与控制单元联接。 ＳＨＦＲ⁃Ⅲ以 ＦＰＧＡ 控制板作为核心控制元件，通过上位机控制 驱动控制单元的舵机，从而驱动面部皮肤。 图 ８ ＳＨＦＲ⁃Ⅲ实验平台 Ｆｉｇ．８ ＳＨＦＲ⁃Ⅲ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ 首先对不同个性的高兴表情进行动作实验，通 过上位机控制舵机转动，牵引面部皮肤控制点运 动，实现不同个性的高兴面部表情，实验结果如图 ９ 所示。 同样，对不同个性的愤怒表情进行动作实 验，实验结果如图 １０ 所示。 实验结果表明，该面部表情机器人可以实现不 同个性的基本面部表情，验证了仿真结果。 ·４７２· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷