CN105835071A - 一种投影式人形机器人 - Google Patents

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王勇竞
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Abstract

一种投影式人形机器人，在所述机器人的脸部外壳设置投影机，投影机用于将机器人脸部表情图像投影在所述脸部外壳上。该当用户与机器人进行交互时，机器人的摄像头及麦克风采集用户的行为表情和语音指令，经主控制器计算分析，通过投影机在面部实时投影反馈表情图像，并通过喇叭播放语音信息，完成人机交互。本发明通过这种方式可实时显示任意复杂表情，实现方法简单可靠，人机交互自然流畅，成本低廉，可广泛适用于机器人行业。

Description

一种投影式人形机器人
技术领域
本发明涉及机器人制造领域，尤其是涉及一种实现人形表情的投影式人形机器人。
背景技术
随着科技发展，人形机器人越来越频繁地出现在人们的日常生活和工作中，机器人的研究、设计、生产已经成为一个很重要的产业。在人机交互中，人们希望机器人的拟人程度接近人类，因此面部表情的真实再现是影响机器人拟人化的关键因素之一。如果机器人可以拥有像人类一样的面部表情，那么它的可接受程度就更高，市场价值也更大。目前的人形机器人一般采用人体仿真学，完全按照人类真实情况来构造各种面部器官，通过复杂的机电控制和材料结构来显示脸部表情。这种方法的优点是仿真程度高，缺点是技术要求高，结构设计复杂，想要完全仿真人类面部表情的难度很大，另外生产成本也非常高。另一种方法是采用显示器来显示机器人的脸部，这种方法的优点是可以通过软件编程的方法显示出丰富的面部表情，成本也比较低廉，缺点是显示器为平面，难以做成人类真实的脸部轮廓。在成熟产品中，第二种方法使用较多，但是这种方法人形程度较低，不能算是真正意义上的人形机器人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的投影式人形机器人，应用本发明可通过投影方式简单可靠地显示出机器人脸部表情，流畅地进行人机交互，且成本低廉，可广泛适用于机器人行业。
本发明的技术方案为：一种投影式人形机器人，包括人形脸部外壳、投影机及主控制器。所述人形脸部外壳作为投影屏幕，由漫反射材料构成。所述投影机用于将机器人脸部表情图像投影在人形脸部外壳上。所述主控制器用于接收外部信号，根据这些信号进行计算，将人形脸部图像信息输出到所述投影机上。
所述投影机将机器人脸部表情图像投影在所述脸部外壳上，投影机的位置视具体情况可位于所述机器人内部，也可位于所述机器人外部。
所述投影机将机器人脸部表情图像投影在所述脸部外壳上，视具体情况可增加其它光学元件，以减少投影机投影距离，也可以采用超短焦投影机投影。
所述主控制器用于采集外部信号，根据这些信号进行计算，将人形脸部图像信息输出到所述投影机上。所述主控制器通过摄像头及麦克风采集外部信号，摄像头用于采集用户行为表情图像信号，麦克风用于采集用户语音指令信号，主控制器根据这些信号进行计算处理，并将相应的人脸表情图像信号输出到所述投影机，将相应的反馈语音通过喇叭播放。
当用户与机器人进行交互时，机器人根据用户的语音指令和行为表情，经计算分析，通过投影方式在人形脸部外壳上实时显示反馈表情，并将反馈用户语音信息。本发明的有益效果在于，通过这种投影方式可实时显示任意复杂表情，因此相比通常采用复杂的机电控制和材料结构来显示脸部表情的机器人，这种投影方式更为简单可靠，机器人也更为拟人化，人机交互自然流畅。
附图说明
图1是本机器人交互流程图
图2是本机器人一种显示方式的示意图
图3是本机器人第二种显示方式的示意图
图4是本机器人第三种显示方式的示意图
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。
图1是本实施方式的交互流程图，当用户与机器人进行交互时，机器人根据用户的语音指令和行为表情图像，经计算分析，通过投影方式在面部实时显示反馈表情，并反馈用户语音信息。在本具体实施方式中，用户通过语音方式向机器人传达指令，其中摄像头用于采集用户的图像信息，麦克风用于采集用户的语音信息，图像信息和语音信息将传输给主控制器进行计算处理。主控制器处理完毕后会将相应的图像信号传输给投影机，由投影机将机器人脸部表情图像投影在所述人形脸部外壳上，相应的声音信号则传输给喇叭播放。用户通过观察人形机器人反馈的脸部表情图像，倾听反馈语音完成整个交互流程。
图2是本实施方式的一种显示方式示意图，如图所示，投影机位于机器人内部。由于投影距离有限，普通投影机的投影距离较长，在短距离内无法将投影画面覆盖整个人形脸部外壳。因此增加一枚反射镜，投影出的脸部表情图像经反射镜反射到机器人脸部外壳上。
图3是本实施方式的第二种显示方式示意图，如图所示，投影机位于机器人内部，由于采用超短焦投影机，因此在短距离内直接投影出较大尺寸的画面，可以覆盖整个人形脸部外壳。
图4是本实施方式的第三种显示方式示意图，如图所示，投影机在人形脸部外壳的外部，由于具有较大的投影距离，因此投影机可直接将图像投影到人形脸部外壳上。由于投影机在机器人外部不便通过有线连接主控制器，因此主控制器输出的脸部表情图像经无线信号传输给投影机。

Claims (5)

1.一种投影式人形机器人，包括(1)人形脸部外壳，该外壳作为投影屏幕；(2)投影机，该投影机将图像投影在人形脸部外壳上；(3)主控制器，该控制器接收外部信息，并把相应的人脸表情图像输出到所述投影机上。
2.根据权利要求1所述的一种投影式人形机器人，其特征在于所述投影机的位置可以在人形机器人内部，也可以在人形机器人外部。
3.根据权利要求1所述的一种投影式人形机器人，其特征在于所述投影机位于人形机器人内部时，采用增加光学元件的方法减少投影距离。
4.根据权利要求1所述的一种投影式人形机器人，其特征在于所述投影机位于人形机器人内部时，采用超短焦投影机。
5.根据权利要求1所述的一种投影式人形机器人，其特征在于所述投影式人形机器人还包括与用户人机交互的设备，可进行语音及图像的交互。
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