本書面向人工心理和情感機器人等前沿領域，討論了情感機器人表情控制和機械結構設計的理論、技術及其應用的若干方面，主要包括機器人的起源及發(fā)展、機械頭及身軀設計、表情控制模式、電動機控制、機器視覺、人機交互與合作、軟件集成、數(shù)據(jù)庫及知識庫技術、情感模型與機器學習等方面的研究理論、技術與應用方法，取材新穎，內容深入淺出、材料豐富，理論與實際緊密聯(lián)系，具有較好的創(chuàng)新性和學術參考價值。
隨著計算機科學、腦科學、心理學、認知科學的蓬勃發(fā)展，以及人們日益增長的物質文化生活需求，越來越多的交叉學科引起了科研工作者的重視。特別是在國務院發(fā)布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，強調“以人為中心”的信息技術發(fā)展需要，自此，大量科研工作者便投身到人工心理、情感機器人以及虛擬現(xiàn)實的交叉合作領域之中。針對以上學科發(fā)展需求，本書較為全面地介紹了情感機器人的基本概念、主要內容和應用領域，并對其研究方法和相關技術進行了討論。以國內外研究發(fā)展前沿為基礎，重點探討了情感機器人的總體體系結構及相關的軟硬件設計，并給出智能家居系統(tǒng)、虛擬管家系統(tǒng)和服務機器人的具體應用實例。
本書的研究內容具有典型的交叉性，涉及心理學、認知科學、智能科學、自動控制、計算機智能、機械設計等多個學科領域。全書共分11章。第1章介紹了機器人及情感機器人的起源、發(fā)展研究歷程及其相關理論和關鍵技術；第2章介紹了機器頭及身軀的設計與實現(xiàn)技術；第3、4章介紹了機器人的表情控制模式和電控設計；第5章～第10章探討了與情感機器人相關的多種軟件技術及其相關的智能技術；第11章分析了情感機器人應用的若干實例。
本書的學術觀點較為先進，內容新穎，材料豐富，理論與實際應用緊密聯(lián)系，結構合理，從基礎理論與技術向應用方法逐步深入，具有一定的理論價值與實際應用意義。讀者既可以從中把握本領域的前沿進展，也可以選擇需要的研究方向進行深入學習。
在此感謝北京科技大學提供的科研和工作條件，使我們順利地完成了其中的科研工作。
我們尤其要感謝韓晶、李敏嘉研究生為本書貢獻了重要的研究成果。
感謝國家自然科學基金項目（課題編號：61672093、61432004）、國家重點研發(fā)計劃重點專項課題（課題編號：2016YFB1001404）等的支持和資助。
本書內容涉及多個學科前沿，知識面較為廣泛，作者的認識領悟能力有限，書中有些觀點和見解難免有不妥之處，敬請各位專家及廣大讀者給予批評指正。
作者于北京科技大學
目 錄
前言
第１章 緒論１
１.１ 機器人的起源與發(fā)展史２
１.２ 情感機器人研究歷程４
１.３ 相關理論及關鍵技術９
參考文獻１６
第２章 機器頭及身軀設計１８
２.１ 情感機器人的頭部設計１８
２.２ 表情頭的實現(xiàn)２２
２.３ 身軀設計３５
２.４ 手臂設計４０
參考文獻４７
第３章 表情控制模式４８
３.１ 面部動作編碼系統(tǒng)４８
３.２ 控制器的設計與制作５１
３.３ 面部表情仿真５５
３.４ 面部表情調試５８
參考文獻５９
第４章 電動機控制６０
４.１ 電動機的基本概念６０
４.２ 舵機的選擇６１
４.３ 舵機驅動控制模塊６４
４.４ 舵機在情感機器人中的應用７０
參考文獻７２
第５章 機器視覺７３
５.１ 機器視覺概述７３
５.２ 機器視覺系統(tǒng)標定算法７４
５.３ 攝像機標定技術７７
５.４ 雙目追蹤系統(tǒng)的標定８３
５.５ 多攝像機系統(tǒng)標定８７
參考文獻９０
第６章 人機交互與合作９２
６.１ 人機交互概述９２
６.２ 人機交互技術９４
６.３ 人機交互系統(tǒng)的設計與評估１０８
參考文獻１０９
第７章 軟件集成１１１
７.１ 情感機器人體系結構規(guī)劃設計１１２
７.２ 情感機器人軟件平臺設計１１６
７.３ 各功能模塊的設計１２０
７.４ 軟件平臺的實現(xiàn)１２９
參考文獻１３７
第８章 數(shù)據(jù)庫技術１３８
８.１ 數(shù)據(jù)庫基礎知識１３８
８.２ 健康數(shù)據(jù)庫的設計１４２
８.３ 系統(tǒng)的主要功能模塊設計與實現(xiàn)１４７
８.４ 測試１５３
參考文獻１５４
第９章 知識庫技術１５５
９.１ 知識庫１５５
９.２ 虛擬管家知識庫實例１５９
參考文獻１６４
第１０章 情感模型和機器學習１６６
１０.１ 情感模型的國內外研究現(xiàn)狀分析１６６
１０.２ 經典的情感計算模型１７５
１０.３ 情感建模的新研究１８２
１０.４ 基于機器學習的情感模型２０２ 參考文獻２０７
第１１章 情感機器人實例２１０
１１.１ 智能家居系統(tǒng)２１０
１１.２ 虛擬管家系統(tǒng)２１６
１１.３ 服務機器人２２０
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