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  AI操作系統(tǒng)重塑面部3D模型，為機(jī)器人Ameca賦予逼真“表情包”

發(fā)布日期：2022/9/9 10:28:47      瀏覽量：

很多人小時候接觸到的變形金剛玩具和動畫，可能是他們最早了解的機(jī)器人。如今，虛構(gòu)出來的機(jī)器人逐漸出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界中，并在很多方面成為人類強(qiáng)有力的幫手。

工廠里的機(jī)械手臂、醫(yī)學(xué)中的納米機(jī)器人、火星機(jī)器人等都為人類探索未知領(lǐng)域帶來前所未有的便利，成為了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的加速器。

“回眸一笑百媚生，六宮粉黛無顏色”這句家喻戶曉的詩句出自白居易的《長恨歌》，將楊貴妃美艷動人的表情描寫得惟妙惟肖、淋漓盡致。

現(xiàn)在，表情已不再專屬于人類，英國 Engineering Arts 公司運(yùn)用 AI 技術(shù)將人的表情復(fù)刻于機(jī)器人之上，使冰冷的機(jī)器也擁有了一套完整的人類“表情包”，瞬間被賦予了人類的情感。機(jī)器人的歷史由只是外表與人類相似的第一階段，邁入了可以表現(xiàn)人類喜怒哀樂等情緒的第二階段。

近日，該公司將曾經(jīng)展示過的機(jī)器人 Ameca（阿梅卡）的臉部表情動作，在技術(shù)層面上做出更新與升級，使它變得更加真實(shí)、靈動與鮮活。

圖 | Ameca（來源：Engineering Arts 公司）

據(jù) Engineering Arts 公司的官網(wǎng)顯示，Ameca 作為最具亮點(diǎn)與創(chuàng)新思維的 AI 產(chǎn)品，重達(dá) 49 公斤，身高 187 厘米，身體由幾十個零部件構(gòu)成。

Ameca 能夠自由進(jìn)行幾十種仿人類的肢體運(yùn)動，曾經(jīng)在世界著名的機(jī)器人展會上展出過，在業(yè)界的知名度迅速攀升，被賦予“世界上最逼真機(jī)器人”的榮譽(yù)稱號。

根據(jù)人體解剖學(xué)資料顯示，人類臉部肌肉多達(dá)幾十塊，幫助人類精確展示出喜怒哀樂的單一表情，以及在不同外界刺激下做出的復(fù)合類表情。因此，人的面部表情很難被機(jī)器人模仿。

為將 Ameca 賦予人類的表情，Engineering Arts 獨(dú)辟蹊徑、煞費(fèi)苦心。為確保 Ameca 的面部也能夠像人一樣，靈敏、迅速地對外界的刺激做出精準(zhǔn)的反應(yīng)，該公司為其在物理硬件上配置了最先進(jìn)的傳感設(shè)備等。

圖 | Ameca 的模塊化展示（來源：Engineering Arts 公司）

科學(xué)家對人類的臉部表情進(jìn)行全方位的掃描后，運(yùn)用肌肉等各項表情變化的數(shù)據(jù)建模，進(jìn)行 3D 打印并制作模具。然后，為機(jī)器人配備多組零部件，分成各個模塊進(jìn)行裝配，便于今后的維修與改造升級。

圖 | Ameca 的 12 種表情（來源：Engineering Arts 公司）

于是，在電腦端與機(jī)器端相連的情況下，生動鮮活的臉部表情便被復(fù)刻到機(jī)器人之上，Ameca 成功展示出噘嘴、眨眼、皺眉、憤怒、悲傷等仿人面部表情。

圖 | Ameca 的人工智能身體 AI×AB（來源：Engineering Arts 公司）

Ameca 表情的構(gòu)建過程是復(fù)雜的，需要運(yùn)用“Tritium 操作系統(tǒng)”與“Mesmer 技術(shù)”為機(jī)器人配備人工智能身體（Artificial Body，即 AI×AB）。

圖 | Mesmer 技術(shù)攝像頭（來源：Engineering Arts 公司）

圖 | Ameca 的硅膠模型（來源：Engineering Arts 公司）

運(yùn)用 Mesmer 技術(shù)構(gòu)建的計算機(jī)操作系統(tǒng)可以用來制作仿真機(jī)器人，為 Ameca 搜集到大量人類面部的骨骼與肌肉構(gòu)造數(shù)據(jù)，指揮將近 40 個錄像設(shè)備對人體進(jìn)行全方位、全角度的掃描。

然后，Mesmer 系統(tǒng)捕捉機(jī)器人的表情與定位，重塑 3D 模型，最后，運(yùn)用 3D 打印機(jī)制作出模型，使填充進(jìn)模型的硅膠變成具有真人般質(zhì)感的人臉仿真皮膚。

圖 | Tritium 操作系統(tǒng)（來源：Engineering Arts 公司）

圖 | Ameca 的面部與肢體構(gòu)造（來源：Engineering Arts 公司）

圖 | Ameca 框架示意圖（來源：Engineering Arts 公司）

要想讓機(jī)器人展示出神采各異的“表情包”，可不像看起來那樣容易。在算法的控制下，Tritium 操作系統(tǒng)為機(jī)器人注入了生命力，將軟件、硬件與云端相連，驅(qū)動硬件的每個模塊，包括頭部、骨骼、肢體等產(chǎn)生動作。

雖然在表情展示方面 Ameca 已經(jīng)做到了極致，但是，它還不能行走。

Engineering Arts 計劃將其改造升級，讓它變成具有行走、奔跑等人類更多功能的多面手。未來，Ameca 可以用于拍電影，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)研討會的替身，或者面部整容等。

表情、肢體動作等更高級別人工智能技術(shù)的加入使機(jī)器人更真實(shí)與鮮活。回想起動畫片《鐵臂阿童木》之中的場景，仍歷歷在目，機(jī)器人走在街上與人類無異。

也許，在不久的將來，更多像 Ameca 一樣被賦予人類情感的機(jī)器人會被制造出來，這或?qū)θ祟惿鐣姆椒矫婷嬖斐芍匾绊憽?

《星球大戰(zhàn)》與《機(jī)械戰(zhàn)警》等科幻大片中出現(xiàn)的機(jī)器人也許會常伴我們左右，與人類共存，當(dāng)人們走在馬路上，可能根本無法辨別真實(shí)的人類與仿真機(jī)器人。

參考資料：
https://www.engineeredarts.co.uk/zh/robot/ameca/
https://nerdist.com/article/robot-gets-more-realistic-expressions-engineering-arts-ameca/