玩偶机器人的面部表情控制器技术研究1.pdf

文档介绍：玩偶机器人的面部表情控制器技术研究1

The Development Of Controller To Control Countenance Of Doll robot
茅力群宋加仁
浙江工商大学信息与电子工程学院杭州 310035

摘要:拟人机器人的面部表情控制系统是个十分复杂的探索性研究课题。本文仅研究玩偶机
器人的面部表情控制,它涉及说话时口形的变化和眼睛的活动等面部表情的一般机理,并给出实
现控制的硬件和软件的设计方法。
关键词:玩偶机器人, 步进电机,步进角,周期数, 保持力矩。

MAO Li-qun, SONG Jia-ren
(Department of Information & Electronic Engineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou
310035,China)
Abstract: The countenance control system of anthropocentric robot is a very
complex problem. In this paper we discuss the countenance control system of doll robot,
which mon mechanism of change of mouth shape while speaking and eye's
movement, and provide elementary method of hardware and software to control
countenance.
Keywords: doll robot, stepping motor, step angle, number of revolutions, holding torque.

一、前言
大家知道,人在说话时,由于发出的声音不同,其下巴会作相应的上下活动和某些左右活动,
牵动面部肌肉,表现出口形的变化,即上下嘴唇作上下和左右方向上的活动,配合眼睛的开闭和
转动,人的面部发生了极其丰富的情感变化。针对“会说话”的玩偶机器人,我们对其口形的上
下和左右两个方向上进行了控制,利用面塑的造形,控制时作些牵动,求得逼真。两只眼睛是连
动的,上下方向上做到躺时关闭,立时睁开,并且定时眨眼;在左右方向上做到朝着玩者的方向,
根据突发的光亮或声响作些跟踪转动等。为了执行上述操作,我们采用了小功率步进电机作为控
制器的执行机构。整个控制器的设计力求新颖、实用、价廉。下面仅以一只步进电机控制嘴唇的
上下活动为例来说明其硬件和软件的设计方法。

二、控制器的电路原理
控制器电路见图 1,它含单片机(未画出),驱动电路和步进电机。单片机采用 51 系列的,
用其 4 根位线控制(高电平有效)步进电机的转动。步进电机为 4 相的,图中 LA、LB、LC、LD
分别为 ABCD 4 相定子绕组,其余部分为驱动电路。驱动电路有许多模块可供选择,为使思路清
晰,我们采用分立元件搭建,图中 Q1~Q4 为 MOS 场效应管作开关管,接通和关闭步进电机的各
相绕组。D1~