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研究生: 鄭欽元
Chin-Yuan Cheng
論文名稱: 具表情人臉機械頭顱之設計製作
Design of Robot Head with Facial Expression
指導教授: 林其禹
Chyi-Yeu Lin
口試委員: 李維楨
Wei-Chen Lee
郭重顯
Chung-Hsien Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 機械頭顱表情控制點
外文關鍵詞: Robot Head, Expression, Control point
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  • 本論文研究目標為設計製作能夠展現多種臉部表情之智慧型機器頭顱,本研究首先考慮人臉部的運動單元法與肌肉組織,定義出以矽膠製作的臉部機器人皮膚上控制點,使用伺服馬達代替肌肉,將細鋼線一邊鑲在皮膚後的控制點上,而另一端固定於伺服馬達,當伺服馬達旋轉拉動控制點移動時臉皮便會產生位移。本研究研發製作出之機器頭顱,在控制軟體上定義出擬表現之臉部表情後,控制器便能指揮最多31個臉部內伺服馬達,依照電腦傳送的指令順序展現多種臉部表情。


    The goa1 of this paper is to study mechanical design of an intelligent robot head that can show many kinds of facial expressions. To start with this study, consider the action unit's (AU’s) movements method and muscle form of human face to define the control points on the face-robot skin made by silicon rubber. Using servo motor to substitute for muscle. Let one side of thin steel line connects mounted on the control point of backside of skin, another side was fixed on the servo motor. When servo motor rotated to pull control point movement, the skin will be produced displacement. To make the robot head of this study define facial expressions in the control soft in advance, the controller maximum commanded 31 servo motors in the head in compliance with command receive from computer program to show various facial expressions.

    摘要 Abstract 致謝 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 序論 1.1 研究動機及目的 1.2 論文架構 第二章 相關文獻回顧與技術分析 2.1相關研究回顧 2.1.1 仿生面部系統的主要研究內容 2.1.2 仿生面部系統的國內外研究現狀 2.2 人臉探討 2.2.1 人臉幾何特徵 2.1.2 人臉肌肉介紹 2.3 人臉表情與臉部動作編碼系統 2.4 控制點之數量與位置設定 2.5 每個控制點之最大位移量 第三章 具表情人臉機械頭顱之機電整合 3.1 機電系統規劃 3.2 具表情人臉機械頭顱之硬體機構 3.2.1 矽膠外皮 3.2.2 內支撐殼 3.2.3機械頭顱之眼部硬體 3.2.3.1 眼部視力與視野 3.2.3.2 眼部使用之CCD攝影機 3.2.3.3 眼部之機構 3.2.4 伺服馬達 3.2.5伺服馬達控制晶片 3.2.6 控制點與伺服馬達之連接 3.2.7 具表情機械頭顱組裝 3.3 具表情機械頭顱之控制軟體介面 3.3.1 伺服馬達位置編排介面 3.3.2 表情播放程式 第四章 實驗測試 4.1 表情測試 4.1.1 表情測試 4.1.2 眼睛轉動測試 4.1.3 嘴部開口測試 4.2 本具表情人臉機械頭顱與其他設計的比較 4.3 機械頭顱待改善技術 4.3.1 馬達拉線長度不足 4.3.2 矽膠外皮與人皮膚表面感覺差異大 4.3.3眼球之機構增加可調整位置能力 第五章 結論與未來展望 5.1 結論 5.2 未來展望 參考文獻 附錄1 附錄2 作者簡介

    [1]朱斌妤, “專業演講的要素,” 元智大學最佳化設計實驗室, 2000.
    [2]Breazeal, C. and Scassellati, B., “How to build robots that make friends and influence people,” Proceedings of IROS Conference 1999, pp. 858-863, 1999.
    [3]Breazeal, C. and Scassellati, B., “Infant-like social interactions between a robot and a human caretaker,” Journal of Adaptive Behavior, pp. 49-74, 2000.
    [4]Miwa, H., Itoh, K., Matsumoto, M., Zecca, M., Takanobu, H., Roccella, S., Carrozza, C.M., Dario, P., and Takanishi, A., ” Effective emotional expressions with emotion expression humanoid robot WE-4RII,” Proceedings of IROS Conference 2004, pp. 2203-2208, 2004.
    [5]Haralab:http://www.hafu030.me-out.kagu.tus.ac.jp/haralab/
    [6]Hashimoto, T., Senda, M., Shiiba, T., and Kobayashi, H., “Development of the interactive receptionist system by the face robot,” Proceedings of SICE Annual Conference, pp. 1404-1408, 2004.
    [7]Hanson Robotics:http://hansonrobotics.com/
    [8]Kokoro Company:http://www.kokoro-dreams.co.jp/english/index.html
    [9]徐全生, 甄穎, ”基於知識庫進行人臉圖像特徵提取之研究,” 瀋陽工業大學學報, pp. 43-46, 2000.
    [10]Artnatomy:http://www.artnatomia.net/uk/artnatomy.html
    [11]Ekman, P. and Friesen, W. V., “ Manual for the Facial Action Coding System” Consulting Psychologists Press, Palo Alto, CA, 1978.
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    [13]Waters, K., “A muscle model for animation three-dimensional facial expression,’’ Proceedings of the 14th annual conference on Computer graphics and interactive techniques , pp. 17-24, 1987.
    [14]視野及量測畫面:http://www.cyut.edu.tw/~hcchen/%B9%EA%C5%E7%B3% E6%A4%B8/%B5%F8%B3%A5%A4%CE%B5%F8%A4O%B6q%B4%FA.htm

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