类人型机器人的情感化肢体语言模型研究

摘要

在机器人技术迅速发展的时代，对类人型机器人的研究已从简单的模仿人双足步行发展为全方位类人，它拥有人类的外形特点，较易适应人类的环境并为其服务。类人型机器人在服务、娱乐等直接接触人类的领域有着明显优势，这也就要求机器人辨识、传达及解读各种情感的能力变得更加强大。现今对情感化机器人的研究越来越引起研究者们的广泛关注，在有关机器人的研究里逐渐变为热门研究对象，其中将机器人赋予肢体语言并使其表达自身的情感，成为机器人研究领域的一个新方向。类人型机器人的情感化肢体语言模型研究将情感模型、肢体语言及类人型机器人机械结构等内容有机的结合起来，对情感机器人领域的研究有着重要的理论意义。
　　首先，本文根据类人型机器人可以表达出不同的情感时的肢体表征，进行肢体语言分析归纳，使类人型机器人可以通过系列动作表达出情感;并对类人型机器人进行结构设计，包括关节类型、自由度配置情况等，及Solidworks建立机器人的三维模型。
　　其次，本文对已有的情感模型和情感理论进行综合对比分析，按照情感的类别和情感表达程度的强弱提出一个情感改进模型，并通过将模型中的情感量化代入情感特征值公式，实现对各种情感状态的判断。
　　最后，本文针对机器人情感化肢体语言表达系统的设计目标，提出设计方案，主要基于Matlab GUI建立表达系统，并进行系统测试实验以检验情感模型是否合理，统计实验数据，进行结果分析。
　　通过实验可知，类人型机器人表达情感的肢体语言合理，机器人情感化肢体语言表达系统界面清晰直观，动画效果良好，运行稳定，结果表明本文所建立的情感改进模型合理可行，为情感机器人的研究提出了一种新的方案，具有重要意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题背景和研究意义

1．3 机器人国内外研究现状

1．3．1 类人型机器人国内外研究现状

1．3．2 情感机器人国内外研究现状

1．4 课题来源

1．5 主要研究内容及章节安排

第2章 肢体语言的分析与归纳

2．1 引言

2．2 肢体语言分析

2．2．1 肢体语言的概念

2．2．2 肢体动作与肢体语言元素

2．3 类人型机器人情感化的肢体语言

2．3．1 肢体语言的表达

2．3．2 情感化肢体动作的归纳

2．4 本章小结

第3章 类人型机器人的结构设计

3．1 引言

3．2 类人型机器人的外形尺寸

3．3 类人型机器人的自由度配置

3．3．1 机器人关节类型的选择

3．3．2 机器人自由度的配置

3．4 驱动元件的选择

3．5 类人型机器人的本体结构

3．5．1 机器人上身结构设计

3．5．2 机器人下身结构设计

3．6 本章小结

第4章 类人型机器人情感模型的建立及姿势的确定

4．1 引言

4．2 情感模型相关理论

4．2．1 基于欧式空间的情感模型

4．2．2 Ekman情感理论

4．3 类人型机器人情感模型的建立

4．3．1 情感化模型的传递

4．3．2 情感分类及构型

4．3．3 情感特征值分析

4．4 类人型机器人姿势的确定

4．5 本章小结

第5章 机器人情感化肢体语言表达系统

5．1 引言

5．2 系统设计基本思路

5．2．1 系统设计目标

5．2．2 系统设计方案

5．3 基于Matlab_GUI的肢体语言表达系统设计

5．3．1 建立GUI对象

5．3．2 编辑GUI界面

5．4 系统测试实验

5．4．1 实验主要内容

5．4．2 实验结果分析

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢