迪士尼:推出具有逼真眼睛与牙齿的情感机器人

著名的华特-迪士尼公司推出了一种具有栩栩如生的头像的机器人,这个机器人具有逼真的眼睛和牙齿,可以具有人的生动的目光眼神,这可以帮助开发与模仿与人类表情没有区别的动画,如图所示具有逼真眼睛和牙齿机器人的架构。

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迪士尼专门致力于将想象力带入生活,这一最新的创举使这一目标更进了一步,机器人设计得逼真而互动。机器人的行为包括感知人与事、阅读、参与等。这一无皮肤的类人生物电子动画的半身像,配以可移动的眼睛、眼睑和眉毛等,营造出类似人的目光与感情。

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该机器人设计有可识别人员的传感器和摄像头,传感器激活脸部内部的一系列马达以与客人互动,传感器装在胸部,该传感器使用运动检测来确定客人何时尝试接合,从而激活一系列控制相互作用的电动机。电动机分层放置,可以进行呼吸,眨眼和扫视等运动,以“创造日益复杂和逼真的行为”。

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该机器人具有19个自由度,运用在脖子、眼睛,眼睑和眉毛,所有这些都由运行在100Hz实时环路上的专有软件控制。迪士尼研究人员最近发表了一项题为“现实和交互式机器人注视”的研究论文,写道:“我们提出了一种通用架构,该架构不仅旨在从技术的角度来创建注视交互,而且还希望通过角色动画的视角来提高保真度。运动的可信度至关重要;也就是说,我们力求创造一种互动,展现生活的幻觉。”

有人可能会问:具体怎么做到的呢?这里简要解释一下。该机器人的互动体系架构主要由三个组件组成:注意力引擎、行为选择引擎和行为软件库,这些组件彼此之间都进行双向通信,并最终驱动机器人的行为与举动的反应,如下图所示。

迪士尼:推出具有逼真眼睛与牙齿的情感机器人休闲区蓝鸢梦想 - Www.slyday.coM机器人的互动体系架构

胸部安装的传感器与摄像头结合在一起,用于识别机器人视野内的人与事,并根据“好奇心评分”确定可能会刺激哪些刺激。论文指出:“注意力引擎会为该人分配一个‘好奇心指数’,表明其显着性/重要性,以及机器人角色对其反应有多重要。为此,研究团队对注意力引擎进行了编程,以收集摄像机中发现的人物的三维位置。”

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除了计算人与物的移动速度外,还使系统可以识别哪些人正在与机器人进行互动反应。电动机分层放置,可以进行呼吸、眨眼和扫视等运动,从而“创造出越来越复杂和逼真的行为”。

称为“行为选择引擎”的这一层,负责指导机器人的行为,包括阅读、扫视、参与和确认。该引擎还保存譬如有关订婚客人的信息(类似于短期记忆),记录该人何时到达以及何时离开机器人视野。

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通过对“注意力引擎”进行编程,以收集摄像机中发现的人物的立体位置。除了计算个人移动的速度,系统还可以识别哪些人正在与机器人进行互动反应。“注意力引擎”帮助机器人确定每个客人的特征,尤其是他们的眼睛和鼻子的位置,以便更好地进行感情交互。

论文表示,“通过简单行为的分层,能够对环境刺激产生复杂的反应。”“该架构具有高度可扩展性,可用于创建日益复杂的动画注视行为以及许多其他交互式表演。我们认为这项工作是通过层层互动运动行为和感觉运动响应而从神秘谷中崛起的尝试。“

上述硬件与软件技术,吸收了许多最新的人工智能机器人的技术,再加上另一个关键的技术,这是迪士尼所版权注册商标技术——发声动画电子装置,英语:Audio-Animatronics,又称电子音响动作装置,实际上也是一种机器人技术,身体能运动和发出声音,奇妙的是动作能和音乐、说话完美契合。例如这个机器人偶而会说“哦~啊”的发音时,它的嘴型也会同样呈现o、a的发音状态,动作和说话连成一气、时间分秒不差,仿佛是真实的人类在说话一样的栩栩如生、活灵活现。这个技术不但可以用于人类形态的人偶,还可以用在动物、卡通人物、机器人、怪兽、妖精等电影角色上。

参考:Realistic and Interactive Robot Gaze. https://s3-us-west-1.amazonaws.com/disneyresearch/wp-content/uploads/20201021105209/root.pdf

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