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第1章 绪论1

1.1 机器人的起源与发展史2

1.1.1 机器人的起源2

1.1.2 机器人的发展史2

1.2 情感机器人研究历程4

1.2.1 物理机器人的发展现状4

1.2.2 虚拟机器人的发展现状8

1.3 相关理论及关键技术9

1.3.1 情感计算、感性工学及人工心理9

1.3.2 关键技术及主要内容13

参考文献16

第2章 机器头及身躯设计18

2.1 情感机器人的头部设计18

2.1.1 总体方案19

2.1.2 人体头部运动与面部肌肉分析19

2.2 表情头的实现22

2.2.1 标准件的选取22

2.2.2 结构设计23

2.2.3 动作设计24

2.2.4 面皮及面部支撑壳的制作26

2.2.5 其他附件28

2.2.6 运动学仿真28

2.3 身躯设计35

2.3.1 主要研究问题35

2.3.2 腰臂机构的设计38

2.4 手臂设计40

2.4.1 碰撞分析的简化40

2.4.2 双臂碰撞模型42

2.4.3 算法的流程图42

2.4.4 手臂避障仿真42

2.4.5 优点及发展趋势46

参考文献47

第3章 表情控制模式48

3.1 面部动作编码系统48

3.1.1 概述48

3.1.2 主要内容49

3.2 控制器的设计与制作51

3.2.1 总体结构51

3.2.2 下位机控制52

3.3 面部表情仿真55

3.4 面部表情调试58

参考文献59

第4章 电动机控制60

4.1 电动机的基本概念60

4.2 舵机的选择61

4.2.1 舵机的结构61

4.2.2 舵机的工作原理62

4.2.3 舵机的注意事项62

4.2.4 直流电动机的选择63

4.3 舵机驱动控制模块64

4.3.1 驱动电路模块65

4.3.2 舵机的控制65

4.4 舵机在情感机器人中的应用70

4.4.1 下位机控制70

4.4.2 上位机控制软件70

参考文献72

第5章 机器视觉73

5.1 机器视觉概述73

5.1.1 Marr的计算机视觉理论框架73

5.1.2 应用范围及前景74

5.2 机器视觉系统标定算法74

5.2.1 角点提取74

5.2.2 SUSAN算法原理74

5.2.3 改进的SUSAN算法75

5.2.4 标定算法75

5.2.5 空间点的三维坐标76

5.3 摄像机标定技术77

5.3.1 摄像机成像模型77

5.3.2 标定摄像机参数80

5.3.3 实验结果81

5.4 双目追踪系统的标定83

5.4.1 双摄像机标定84

5.4.2 系统标定84

5.5 多摄像机系统标定87

5.5.1 标定摄像机内参数和镜像图像外参数88

5.5.2 计算真实摄像机位置88

参考文献90

第6章 人机交互与合作92

6.1 人机交互概述92

6.1.1 人机交互的概念92

6.1.2 人机交互的发展93

6.1.3 人机交互的研究内容93

6.2 人机交互技术94

6.2.1 语音交互技术95

6.2.2 说话人识别97

6.2.3 视线交互技术104

6.3 人机交互系统的设计与评估108

6.3.1 人机交互系统的设计108

6.3.2 人机交互系统的评估109

参考文献109

第7章 软件集成111

7.1 情感机器人体系结构规划设计112

7.1.1 国内外研究现状112

7.1.2 基于人工心理认知／行为的分层式交互机器人体系结构114

7.2 情感机器人软件平台设计116

7.2.1 结构设计116

7.2.2 模块设计划分117

7.2.3 人机交互界面设计118

7.3 各功能模块的设计120

7.3.1 语音识别模块设计120

7.3.2 语音合成模块设计121

7.3.3 人脸识别模块设计122

7.3.4 动作行为模块设计125

7.3.5 网络功能模块设计128

7.4 软件平台的实现129

7.4.1 总体架构与模块化编程129

7.4.2 各个功能模块的具体实现130

7.4.3 故障检测135

参考文献137

第8章 数据库技术138

8.1 数据库基础知识138

8.2 健康数据库的设计142

8.2.1 系统目标设计143

8.2.2 应用系统规划及功能结构143

8.2.3 系统的业务流程143

8.2.4 系统界面设计143

8.2.5 系统功能结构145

8.2.6 数据库设计145

8.3 系统的主要功能模块设计与实现147

8.3.1 系统登录设计与实现148

8.3.2 管理相关设计与实现148

8.3.3 统计分析模块的设计与实现149

8.3.4 系统维护及帮助的设计与实现150

8.3.5 开发过程中应用的关键技术152

8.4 测试153

参考文献154

第9章 知识库技术155

9.1 知识库155

9.1.1 知识库的概念155

9.1.2 知识的概念156

9.1.3 知识的分类156

9.1.4 知识的存在与获取157

9.1.5 知识的表示方法158

9.2 虚拟管家知识库实例159

9.2.1 研究意义159

9.2.2 功能的实现160

9.2.3 功能的实例161

参考文献164

第10章 情感模型和机器学习166

10.1 情感模型的国内外研究现状分析166

10.1.1 认知心理学168

10.1.2 情绪的有限状态集与维度空间170

10.1.3 认知情感计算172

10.2 经典的情感计算模型175

10.2.1 基于欧式空间的人工情感模型175

10.2.2 基于概率空间的HMM情感建模176

10.2.3 情感计算模型的优势与劣势181

10.3 情感建模的新研究182

10.3.1 普适性182

10.3.2 个体情绪差异性188

10.3.3 实用性193

10.4 基于机器学习的情感模型202

参考文献207

第11章 情感机器人实例210

11.1 智能家居系统210

11.1.1 智能家居的设计背景210

11.1.2 智能家居的整体设计211

11.1.3 智能家居的工作过程211

11.2 虚拟管家系统216

11.2.1 虚拟管家系统的开发背景216

11.2.2 虚拟管家系统的整体设计216

11.2.3 虚拟管家系统功能模块说明218

11.3 服务机器人220

11.3.1 服务机器人的开发背景220

11.3.2 服务机器人的整体设计220

11.3.3 服务机器人的功能模块说明222