周志昌
在前不久中国科技馆新馆奠基仪式上，一位叫“童童”的机器人引起不少人的兴趣，和其他机器人不同的是，这种机器人有表情，能表现喜怒哀乐等多种情感，那么它的设计理念是什么呢？
摆脱“机器特征”的机器人
在很多人的心目中，机器人是钢筋铁骨的，冷冰冰的，甚至外形越有机器的特征，越“酷”才越吸引人。但随着机器人越来越多地走进我们的生活，人们对机器人的要求也就更多，尤其对人机互动的要求更加迫切。如果机器人也具有像人一样的面部表情会怎样？事实上，机器人就会好像具备了人一样的情绪和感情，机器人会显得更加有趣，更加人性化，更有助于实现人机互动。
美国和日本的机器人研究者在表情机器人领域率先开展了许多研究，也取得了一些成果，在2003年东京举行的国际机器人大展中，日本Kokoro公司和大阪大学一个研究所联合研制的一个完全像真人一样的女机器人———Actroid不但能充当翻译，还具备一些面部表情功能，让许多人大为惊叹；韩国近年来也在这方面开展了一些研究。但国外这方面的研究，着眼于完全仿真，机器人脸部的骨架、皮肤都尽量做得像真人一样。他们这样做是因为人的面部表情动作跟人脸上眉、眼、口、鼻等器官的结构有着密不可分的联系，是人脸上有关肌肉、皮肤、皮下组织共同运动的结果，不依附于它们，怎么做出人一样的表情动作呢？但是，完全仿真，难度较大，目前已制造出的一些仿真机器人其面部表情变化有限，由于结构复杂，制造难度比较大，又必须用软质材料来实现，在应用上也有很大的局限性。毕竟，大多数机器人(包括它们的头和脸)都是硬质材料做成的。
表情机器人表现“情感”
我国科研人员在表情机器人领域也进行了一系列开拓，中国科学院自动化研究所高创中心研制的表情机器人诞生于2004年初(其原形曾在2004年春节官园庙会上表演过)，是以完全创新的思维，另辟蹊径，结合语音识别的技术，以多项最新的包括发明专利在内的专利技术为基础，用更加巧妙的办法，让机器人具有了丰富的面部表情动作。该机器人的头部安有十几部直流伺服电机，可以分别带动每个眉毛、眼帘、眼球、嘴角、下嘴唇做出各种动作，从而组合出几十种丰富多样的静态或动态的面部表情，还可做出常人不可能做出的许多稀奇古怪的面部表情动作，极具观赏性和娱乐性；其头部还可摇头晃脑和左右转动，以辅助和加强面部表情的表达。该技术完全建立在现有机电技术的基础之上，实用、可靠，易于批量生产；该技术适合运用于各种硬质材料做成的机器人脸尤其是卡通造型的机器人脸，大大拓宽了使用的范围。该机器人一经推出，就成为了各种展览会上的亮点和明星。人们争相一睹“他”的风采，与“他”对话和交流，被“他”精彩的表演所吸引；孩子们更是“他”的追捧者，许多孩子就把“他”当真人一样，真诚地问这问那，被“他”的滑稽逗得哈哈大笑，为“他”的失误或表现不尽如意而着急。
在许多展览活动中，一些孩子就是不肯放下与机器人对话的话筒，要连哄带劝，才不情愿地让给其他人。实践证明，具有面部表情变化的机器人对观众有着强大的吸引力，新鲜、有趣、好玩的背后，是面部表情使机器人似乎具备了人一样的情绪和情感，具有了灵性和生命感，不但能理解人的话语，还能把自己的“情绪”、“情感”反馈出来，把人机互动提高到了一个新的层次。
表情机器人具备潜在价值
该机器人推出后，也引起了国内外许多新闻媒体的关注，纷纷发表图、文报道，美联社在一篇题为《变脸机器人》配有图片的报道中是这样说的：“在北京一个玩具展览会上，展示了几个能听口令操作的机器人，他们能够根据口令变化脸部表情。在机器人、电脑芯片和先进电子产品制造业，中国的技术正在急追日本和美国。”(见2004年5月13日《参考消息》)该报道并不十分确切，就这个机器人而言，其实现面部表情变化的关键技术完全是独创的，独具特色的，拥有完全自主的知识产权。
如进一步提高机器人的使用稳定性和使用寿命，充分发挥机器人现有的硬件功能，使机器人的表情变化更加丰富、细腻，把语音识别和其他功能与机器人的表情更巧妙、有机地结合起来等。仿人形机器人是用来与人打交道的，随着软硬件制造水平的不断提高和价格的下降，相信仿人形机器人将越来越多地走进我们的生活，面部表情变化的创意和相关技术的运用使仿人形机器人具有了摹仿人的情绪和情感的功能，使机器人更加有趣，更加亲切和人性化，使人机互动上升到一个新的层次。在科技馆、展览会等场所，在广告和商业运作中，在玩具和可以预见到的家庭服务机器人的运用上都有很大的开发、利用价值。
(作者单位：中国科学院自动化研究所高创中心)
