[发明专利]仿人面部表情机器人交互系统和方法以及人脸检测和跟踪方法

权利要求书

1.  一种仿人面部表情机器人交互系统，包括图像采集装置（I）、上位机（II）、控制单元（III）和机器人本体（IV），其特征在于所述图像采集装置（I）的输出连接到上位机（II），上位机（II）的输出经控制单元（III）连接到机器人本体（IV）；控制机器人的面部表情输出，一方面可以通过上位机（II）的控制界面进行选择，上位机（II）将表情模式通过串口通信发送到控制单元（III）来控制机器人输出六种基本面部表情—高兴、愤怒、恐惧、惊讶、厌恶和悲伤；另一方面，图像采集装置（I）采集到人脸面部表情，输入到上位机（II）进行特征提取和基础面部表情—眼睛的睁闭、和嘴巴的张合的识别，上位机（II）将表情识别结果通过串口通信发送到控制单元（III），控制单元（III）根据接收到的表情指令控制机器人再现表情。

2.  根据权利要求1所述的仿人面部表情机器人交互系统，其特征在于所述的机器人本体（IV）的结构：在一个架构（0）上仿人体面部安装有两个眉毛转动部件（1）、两个眼睑转动部件（2）、两个眼球转动部件（3）以及一个下颌运动部件（4）；所述两个眉毛转动部件（1）分别由连接杆（8）对称的固定于本体构架（0）的上部；所述两个眼睑转动部件（2）分别固定于左右两个对称的支座（13）上，再由所述支座（13）固定在本体构架（0）上；所述两个眼球转动部件（3）通过一个舵机架（20）连接在本体构架（0）上；所述下颌运动部件（4）由另一个舵机架（35）固定于所述本体构架（0）上；

每个所述的眉毛转动部件（1）的结构：眉毛（7）与眉毛舵机臂（6）通过螺栓联接，眉毛舵机臂（6）安装在舵机（5）的输出轴上，所述眉毛舵机（5）与所述连杆（8）连接；

每个所诉眼睑转动部件（2）的结构：眼睑（11）由螺栓紧固在所述眼睑舵机臂（10）上，眼睑舵机臂（10）安装在眼睑舵机（9）输出轴上，眼睑舵机（9）由一根连杆（12）固定在所述支座（13）上；

每个所述眼球转动部件（3）由两部分组成：眼球左右转动部件（14）和眼球上下转动部件（15）；所述眼球左右转动部件的结构：眼球左右转动舵机（16）通过螺钉与舵机架（20）相联，左右转动关节轴承（18）分别连接眼球左右转动舵机臂（17）与眼球部件（19），眼球部件（19）通过一个轴承座（21）固定在底板（22）上，底板（22）与本体构架（0）固定连接；

所述眼球上下运动部件的结构：眼球上下转动舵机（23）通过螺钉与一个舵机架（26）相联，舵机架（26）固定在本体构架（0）上，上下转动关节轴承（25）分别连接眼球上下转动舵机臂（24）与眼球部件（19），眼球部件（19）通过一个轴承座（21） 固定在底板（22）上；

每个所述眼球部件（19）的结构：眼球（29）连接在转轴（26）上，转轴（26）安装在轴承座（21）上，通过固定于滑块（28）上的一个叉型连接杆（30）与转轴（26）相配合；

所述的下颌运动部件（4）的结构：颌舵机（31）通过螺钉与一个下颌舵机架（35）相联，下颌舵机架（35）固连在一个下颌支架（36）上，关节轴承（34）分别连接下颌舵机臂（32）和所述下颌（33），下颌（33）上端固定在一个轴承座（37）上，轴承座（37）和下颌支架（36）用螺栓固定在一个上板（38）上，上板（38）与本体构架（0）固定连接。