AI操作系统重塑面部3D模型，为机器人Ameca赋予逼真“表情包”

发布日期：2022/9/9 10:28:47      浏览量：

很多人小时候接触到的变形金刚玩具和动画，可能是他们最早了解的机器人。如今，虚构出来的机器人逐渐出现在现实世界中，并在很多方面成为人类强有力的帮手。

工厂里的机械手臂、医学中的纳米机器人、火星机器人等都为人类探索未知领域带来前所未有的便利，成为了科学技术进步的加速器。

“回眸一笑百媚生，六宫粉黛无颜色”这句家喻户晓的诗句出自白居易的《长恨歌》，将杨贵妃美艳动人的表情描写得惟妙惟肖、淋漓尽致。

现在，表情已不再专属于人类，英国 Engineering Arts 公司运用 AI 技术将人的表情复刻于机器人之上，使冰冷的机器也拥有了一套完整的人类“表情包”，瞬间被赋予了人类的情感。机器人的历史由只是外表与人类相似的第一阶段，迈入了可以表现人类喜怒哀乐等情绪的第二阶段。

近日，该公司将曾经展示过的机器人 Ameca（阿梅卡）的脸部表情动作，在技术层面上做出更新与升级，使它变得更加真实、灵动与鲜活。

图 | Ameca（来源：Engineering Arts 公司）

据 Engineering Arts 公司的官网显示，Ameca 作为最具亮点与创新思维的 AI 产品，重达 49 公斤，身高 187 厘米，身体由几十个零部件构成。

Ameca 能够自由进行几十种仿人类的肢体运动，曾经在世界著名的机器人展会上展出过，在业界的知名度迅速攀升，被赋予“世界上最逼真机器人”的荣誉称号。

根据人体解剖学资料显示，人类脸部肌肉多达几十块，帮助人类精确展示出喜怒哀乐的单一表情，以及在不同外界刺激下做出的复合类表情。因此，人的面部表情很难被机器人模仿。

为将 Ameca 赋予人类的表情，Engineering Arts 独辟蹊径、煞费苦心。为确保 Ameca 的面部也能够像人一样，灵敏、迅速地对外界的刺激做出精准的反应，该公司为其在物理硬件上配置了最先进的传感设备等。

图 | Ameca 的模块化展示（来源：Engineering Arts 公司）

科学家对人类的脸部表情进行全方位的扫描后，运用肌肉等各项表情变化的数据建模，进行 3D 打印并制作模具。然后，为机器人配备多组零部件，分成各个模块进行装配，便于今后的维修与改造升级。

图 | Ameca 的 12 种表情（来源：Engineering Arts 公司）

于是，在电脑端与机器端相连的情况下，生动鲜活的脸部表情便被复刻到机器人之上，Ameca 成功展示出噘嘴、眨眼、皱眉、愤怒、悲伤等仿人面部表情。

图 | Ameca 的人工智能身体 AI×AB（来源：Engineering Arts 公司）

Ameca 表情的构建过程是复杂的，需要运用“Tritium 操作系统”与“Mesmer 技术”为机器人配备人工智能身体（Artificial Body，即 AI×AB）。

图 | Mesmer 技术摄像头（来源：Engineering Arts 公司）

图 | Ameca 的硅胶模型（来源：Engineering Arts 公司）

运用 Mesmer 技术构建的计算机操作系统可以用来制作仿真机器人，为 Ameca 搜集到大量人类面部的骨骼与肌肉构造数据，指挥将近 40 个录像设备对人体进行全方位、全角度的扫描。

然后，Mesmer 系统捕捉机器人的表情与定位，重塑 3D 模型，最后，运用 3D 打印机制作出模型，使填充进模型的硅胶变成具有真人般质感的人脸仿真皮肤。

图 | Tritium 操作系统（来源：Engineering Arts 公司）

图 | Ameca 的面部与肢体构造（来源：Engineering Arts 公司）

图 | Ameca 框架示意图（来源：Engineering Arts 公司）

要想让机器人展示出神采各异的“表情包”，可不像看起来那样容易。在算法的控制下，Tritium 操作系统为机器人注入了生命力，将软件、硬件与云端相连，驱动硬件的每个模块，包括头部、骨骼、肢体等产生动作。

虽然在表情展示方面 Ameca 已经做到了极致，但是，它还不能行走。

Engineering Arts 计划将其改造升级，让它变成具有行走、奔跑等人类更多功能的多面手。未来，Ameca 可以用于拍电影，充当网络研讨会的替身，或者面部整容等。

表情、肢体动作等更高级别人工智能技术的加入使机器人更真实与鲜活。回想起动画片《铁臂阿童木》之中的场景，仍历历在目，机器人走在街上与人类无异。

也许，在不久的将来，更多像 Ameca 一样被赋予人类情感的机器人会被制造出来，这或将会对人类社会的方方面面造成重要影响。

《星球大战》与《机械战警》等科幻大片中出现的机器人也许会常伴我们左右，与人类共存，当人们走在马路上，可能根本无法辨别真实的人类与仿真机器人。

参考资料：
https://www.engineeredarts.co.uk/zh/robot/ameca/
https://nerdist.com/article/robot-gets-more-realistic-expressions-engineering-arts-ameca/