仿人機(jī)器人“拼圖”

仿人機(jī)器人，指的是具有軀干、頭和四肢，外觀和動(dòng)作與人類相似的機(jī)器人。仿人機(jī)器人（下文簡稱“機(jī)器人”）的研究，不僅涉及復(fù)雜的控制系統(tǒng)和先進(jìn)的儀器設(shè)備，還與仿生科技息息相關(guān)。

來源：千庫網(wǎng)

01視覺系統(tǒng)：

模仿人眼的結(jié)構(gòu)和功能

人類通過兩只眼睛的視角獲取物體的深度信息。與之類似，機(jī)器人的雙目攝像頭可通過三角測量原理，計(jì)算出物體的距離和三維形狀。一些先進(jìn)的視覺系統(tǒng)，甚至能像人眼一樣，自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距，清晰地捕捉不同距離的物體。

視覺系統(tǒng)的攝像頭，其像素密度和分布模擬了人眼視網(wǎng)膜的特性。為適應(yīng)不同的光照環(huán)境，該系統(tǒng)還配備了類似人眼瞳孔的自動(dòng)光圈系統(tǒng)。它能夠根據(jù)光線的強(qiáng)弱，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)光量，確保在強(qiáng)光與弱光環(huán)境下，都能獲得清晰的圖像。

視覺識別

通過學(xué)習(xí)大量標(biāo)注好的圖像數(shù)據(jù)，機(jī)器人能夠像人類一樣，準(zhǔn)確地區(qū)分不同的工具，如扳手、螺絲刀，以及生活用品，如杯子、書本等。

除物體識別外，機(jī)器人還可借助人工智能技術(shù)進(jìn)行場景理解。例如，在家庭場景中，它能夠判斷自身所處的空間是廚房、臥室還是客廳，并理解每個(gè)區(qū)域的含義。這一過程涉及對圖像中多個(gè)物體的空間關(guān)系、語義信息等進(jìn)行綜合分析。

在社交或安防等場景里，算法能輔助機(jī)器人提取人臉的特征向量，將其與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的已知人臉特征進(jìn)行對比，從而識別出特定人物。

來源：《知識就是力量》雜志

02聽覺系統(tǒng)：

模仿人耳的結(jié)構(gòu)和聽覺感知機(jī)制

人耳通過耳廓收集聲音，并將其傳導(dǎo)到內(nèi)耳。而機(jī)器人通常采用麥克風(fēng)陣列來收集聲音信號。通過處理多個(gè)麥克風(fēng)采集到的聲音，分析聲音抵達(dá)不同麥克風(fēng)之間的時(shí)間差和強(qiáng)度差，從而實(shí)現(xiàn)聲源定位。

在聲音處理方面，機(jī)器人的聽覺系統(tǒng)會(huì)模擬人耳的聽覺頻率范圍，通?？筛兄l率在20～20000赫茲之間。同時(shí)，它還會(huì)對收集到的聲音進(jìn)行預(yù)處理，以便更好地識別語音和其他聲音信號。

聽覺感知

人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的語音識別系統(tǒng)，幫助機(jī)器人理解人類的語音指令。通過聲學(xué)模型和語言模型，機(jī)器人能夠?qū)⒔邮盏降穆曇粜盘栟D(zhuǎn)換為文字。甚至在面對不同口音、語速以及環(huán)境噪聲的情況下，機(jī)器人也能準(zhǔn)確識別語音，聽懂用戶發(fā)出的簡單指令。

除語音外，機(jī)器人還能識別其他聲音事件。例如，通過對環(huán)境聲音進(jìn)行特征提取和分類，它可以區(qū)分敲門聲、電話鈴聲、警報(bào)聲等。這有助于機(jī)器人更好地適應(yīng)環(huán)境，并做出相應(yīng)反應(yīng)。

03表情系統(tǒng)：

模仿人類面部表情肌肉的運(yùn)動(dòng)方式

機(jī)器人面部通常安裝多個(gè)小型驅(qū)動(dòng)器，如微型電機(jī)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，以此模擬人類面部肌肉的收縮和舒張。例如，嘴角部分的驅(qū)動(dòng)器向上拉動(dòng)，同時(shí)牽動(dòng)臉頰部分的驅(qū)動(dòng)器，使臉頰微微隆起，這一過程與人類微笑時(shí)的肌肉運(yùn)動(dòng)極為相似。

為使表情更加自然，機(jī)器人需精確控制每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)幅度和速度。借助預(yù)先編程的表情模式，或依據(jù)情感識別系統(tǒng)反饋的信息，機(jī)器人能夠驅(qū)動(dòng)面部驅(qū)動(dòng)器，呈現(xiàn)出喜怒哀樂等各種表情。

來源：千庫網(wǎng)

情感認(rèn)知與交互

機(jī)器人可利用情感識別模型，分析人類的語音語調(diào)、面部表情、肢體語言等多模態(tài)信息，從而判斷人類的情緒狀態(tài)，如高興、憤怒、悲傷等，并據(jù)此調(diào)整應(yīng)答策略。此外，通過情感生成模型，機(jī)器人還能依據(jù)交互的情境和目標(biāo)，生成相應(yīng)的情感表達(dá)，增強(qiáng)人機(jī)交互的親和力。

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