本發(fā)明涉及一種仿人頭像機(jī)器人，具體涉及一種臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人及其數(shù)學(xué)建模方法與控制方法，屬于機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，對于機(jī)器人的研究正朝著個(gè)性化、智能化、情感化的方向發(fā)展，機(jī)器人參與人類的生活、學(xué)習(xí)，并與人類和諧的共存，仿人頭像機(jī)器人具有與人類相似的面部形態(tài)和功能，能夠促進(jìn)機(jī)器人和人類情感以及信息的交流。但形象固定的仿人頭像機(jī)器人無法展現(xiàn)出各種各樣的人類面孔。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)中國發(fā)明專利公告號為CN101618280A，名稱為具有人機(jī)交互功能的仿人頭像機(jī)器人裝置及行為控制方法，該專利解決了現(xiàn)有仿人機(jī)器人不能完全實(shí)現(xiàn)對人類面部表情的再現(xiàn)、感知功能有限、不具有人工情感模型及人機(jī)交互功能的問題。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)中國專利未有能實(shí)現(xiàn)臉型及面部器官位置變化的機(jī)器人及其數(shù)學(xué)建模方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有仿人頭像機(jī)器人臉型及面部器官固定從而無法實(shí)現(xiàn)不同臉部形貌的問題，提供了一種臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人及其數(shù)學(xué)建模方法與控制方法。仿人頭像機(jī)器人包括臉型可變機(jī)構(gòu)、面部器官可變機(jī)構(gòu)與彈性面部皮膚；其中，所述彈性面部皮膚包裹臉型可變機(jī)構(gòu)與面部器官可變機(jī)構(gòu)，臉型可變機(jī)構(gòu)與面部器官可變機(jī)構(gòu)利用原動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)；所述臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人通過數(shù)學(xué)建模方法選取臉型和面部器官驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，根據(jù)不同模型參數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同臉型的變換與面部器官位置的調(diào)整，通過驅(qū)動(dòng)彈性面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生位移，改變面部皮膚外輪廓形狀即臉型及面部器官位置，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人臉型和面部器官位置的改變。臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模方法如下：一、臉型可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模方法如下：(1)選擇頭頂點(diǎn)v、右顱側(cè)點(diǎn)eu、左顱側(cè)點(diǎn)eu'、右下頜角點(diǎn)go、頜骨右側(cè)圓弧起點(diǎn)g1、頜骨左側(cè)圓弧起點(diǎn)g1'、頜骨右側(cè)圓弧終點(diǎn)g2和頜骨左側(cè)圓弧終點(diǎn)g2'作為人臉輪廓分段的特征點(diǎn)，并建立人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)系；(2)建立人頭面部輪廓通用數(shù)學(xué)模型，首先根據(jù)選取的特征點(diǎn)將人頭面部輪廓進(jìn)行分段，并對各段曲線采用適合的模型曲線：v-eu段，超橢圓曲線；eu-g1段，橢圓曲線；g2-gn段，拋物線；g1-g2段：圓弧曲線，圓弧為eu-g1段橢圓曲線和g2-gn段拋物線的相切圓??；設(shè)各特征點(diǎn)坐標(biāo)為：v點(diǎn)(0，b)，eu點(diǎn)(a，0)，g1點(diǎn)(m，n)，g2點(diǎn)(g，h)，gn點(diǎn)(0，B)，則右半部分人頭面部輪廓的數(shù)學(xué)模型為：其中，y、z分別表示橫、縱坐標(biāo)軸，對v-eu段，當(dāng)a≥b時(shí)，a表示超橢圓長半軸，當(dāng)a<b時(shí)，a表示超橢圓短半軸；s為超橢圓指數(shù)；對eu-g1段，c、a分別為橢圓長半軸、短半軸；yc、zc分別為橢圓曲線和拋物線的相切圓弧圓心(yc、zc)橫、縱坐標(biāo)；m，g見公式(2)；R表示g1-g2段曲線與圓心(yc、zc)距離；由公式(1)可知，通過a，b，s，c，m，g，R七個(gè)獨(dú)立參數(shù)可以控制模型曲線形狀，將m，g分別表示成橢圓參數(shù)方程以及圓參數(shù)方程中的坐標(biāo)形式，如公式(2)所示：其中，β為g1-g2段曲線坐標(biāo)點(diǎn)(x，y)與圓心(yc、zc)連線和g1點(diǎn)(m，n)與圓心(yc、zc)連線的夾角；則最終模型參數(shù)為a、b、s、c、θ、β、R，對該7個(gè)獨(dú)立參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到任一特定人頭面部輪廓的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型在連接點(diǎn)處的左右導(dǎo)數(shù)相等，證明該模型曲線光滑；(3)建立特定人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型，定義真實(shí)頭面輪廓線數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論輪廓線上對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相對距離為模型誤差，根據(jù)模型誤差進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，定義各對數(shù)據(jù)點(diǎn)的相對距離平均值和最大值分別作為模型平均誤差、模型最大誤差，數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取方式為：將真實(shí)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)均置于模型坐標(biāo)系中，以原點(diǎn)O為中心，對于Z≥0區(qū)域的曲線，每隔γ1取數(shù)據(jù)點(diǎn)，對于Z<0區(qū)域的曲線，每隔γ2取數(shù)據(jù)點(diǎn)，取得真實(shí)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)Ai和理論輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)Bi各n個(gè)，設(shè)Ai坐標(biāo)為(yi，zi)，Bi坐標(biāo)為(yoi，zoi)則模型平均誤差可通過公式(3)求得，模型最大誤差可通過公式(4)求得；以模型平均誤差和模型最大誤差的加權(quán)和作為模型參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，由此得到的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型如下，設(shè)計(jì)變量為：X＝[a，b，s，c，θ，β，R]T＝[x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7]T(5)目標(biāo)函數(shù)為：minf(X)＝λ1f1(X)+λ2f2(X)(6)s.t.g1(X)＝x1-amax≤0g8(X)＝cmin-x4≤0g2(X)＝amin-x1≤0g9(X)＝x5-θmax≤0g3(X)＝x2-bmax≤0g10(X)＝θmin-x5≤0g4(X)＝bmin-x2≤0g11(X)＝x6-βmax≤0g5(X)＝x3-smax≤0g12(X)＝βmin-x6≤0g6(X)＝smin-x3≤0g13(X)＝x7-Rmax≤0g7(X)＝x4-cmax≤0g14(X)＝Rmin-x7≤0式中：f1(X)＝eave(X),f2(X)＝emax(X)，λ1，λ2為加權(quán)系數(shù)，λ1+λ2＝1，取λ1，λ2分別為0.6、04；建立人頭面部輪廓通用數(shù)學(xué)模型模型參數(shù)范圍：a：70～90mm，b：70～90mm，s：0.7～1.6，c：150～250mm，θ：-2～0rad，β：-1～0rad，R：1～30mm；采用遺傳算法對模型參數(shù)最優(yōu)解進(jìn)行求解，即完成了臉型可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模；二、面部器官位置數(shù)學(xué)模型建立方法如下：(1)建立面部器官特征點(diǎn)，利用統(tǒng)計(jì)分析的方法對面部器官位置分布規(guī)律進(jìn)行分析，選取面部器官位置點(diǎn)，其中，P為兩眼點(diǎn)間距；M為過兩眼點(diǎn)的直線與面部輪廓的交點(diǎn)間寬度，定義為面間距；L為眼點(diǎn)與鼻根點(diǎn)間離；G為眼點(diǎn)與眉心點(diǎn)間離；J為眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)間離；Q為口裂點(diǎn)與頭頂點(diǎn)間距；H為頭全高；得到眼間距P與面間距M的比例規(guī)律穩(wěn)定在0.42，并將0.42作為眼睛在人臉二維分布的規(guī)律之一；同樣得到其他位置點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的比值規(guī)律：眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離J與頭全高H比值為0.50,口裂點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離Q與頭全高H比值為0.82，眉心點(diǎn)到眼點(diǎn)距離G與頭全高H比值為0.09，L的取值為0～1mm，故假定鼻根點(diǎn)和兩眼點(diǎn)在同一條直線上；(2)建立面部器官數(shù)學(xué)模型對面部器官位置建立數(shù)學(xué)模型所用的坐標(biāo)系和頭面輪廓數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)系相同，設(shè)面部器官位置點(diǎn)坐標(biāo)分別為：y1(r1，r2)，y2(-r1，r2)，m1(r1，t1),m2(-r1，t1)，f(0，t1)，k(0，k1)，根據(jù)上述內(nèi)容中得到的各面部器官位置點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的比值規(guī)律并結(jié)合gn點(diǎn)坐標(biāo)(0，B)，得到以下等式關(guān)系：進(jìn)而建立頭面輪廓數(shù)學(xué)模型參數(shù)與面部器官位置點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系為：式中一種臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人的控制方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：對于臉型可變機(jī)構(gòu)，通過3個(gè)電機(jī)即變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)(1-5-1)、變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)(2-4-2)與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)(3-4-1)與3個(gè)操縱機(jī)構(gòu)即變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(1-3)、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(2-2)與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(3-3)實(shí)現(xiàn)10個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、o1、o1'、eu、eu'、p、p'、v、gn共計(jì)12個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，采用操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的切換，每次運(yùn)動(dòng)之前搜索驅(qū)動(dòng)點(diǎn)初始位置，以最小輪廓所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置作為其初始位置，并在各初始位置處放置行程開關(guān)；電機(jī)上電后首先切換操縱機(jī)構(gòu)使檔位n＝1，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一組驅(qū)動(dòng)點(diǎn)并從上位機(jī)下達(dá)搜索初始位置的指令，令電機(jī)以某一低速反轉(zhuǎn)；此時(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向最小位移處運(yùn)動(dòng)，控制器等待行程開關(guān)信號的邊沿中斷；驅(qū)動(dòng)點(diǎn)到達(dá)初始位置后，控制器收到中斷立刻記錄當(dāng)前電機(jī)位置并令電機(jī)減速停止；電機(jī)停止后控制器再令電機(jī)運(yùn)動(dòng)到所記錄的位置，并將位置寄存器置0，既以當(dāng)前位置作為初始位置；此序列完成后控制器向上位機(jī)發(fā)送換擋請求，令n＝n+1，判斷n是否已大于最大檔位nmax，如果n不大于nmax，則開始換檔，并開始下一組驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的初始位置搜索，如果n已經(jīng)大于nmax則表示所有檔位控制的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)初始位置搜索已完成。發(fā)明原理：本發(fā)明的機(jī)器人本體包括臉型變化驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、面部器官位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與面部彈性皮膚，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括智能伺服驅(qū)動(dòng)器、直流伺服電機(jī)和上位機(jī)，通過帶動(dòng)面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)臉型的改變，帶動(dòng)面部器官位置點(diǎn)實(shí)現(xiàn)面部器官位置的改變，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)及位置點(diǎn)的位移通過建立的人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型以及面部器官位置的數(shù)學(xué)模型求得。該仿人頭像機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是少量原動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)多機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)：僅通過3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有12個(gè)自由度的10個(gè)臉型關(guān)鍵點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)臉型可變；并通過僅兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有9個(gè)自由度的5個(gè)面部器官關(guān)鍵點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)面部器官可變；該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)自鎖；該臉型、面部器官數(shù)學(xué)建模方法的優(yōu)點(diǎn)是通過分段函數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，具有普適性并要保證模型曲線光滑連續(xù)，便于仿人頭像機(jī)器人不同臉型之間的遷移，在保證模型有效性的前提下其參數(shù)少，僅通過相同的7個(gè)參數(shù)來控制臉型和面部器官的變化。該仿人頭像機(jī)器人缺點(diǎn)是無法同時(shí)進(jìn)行臉型及面部器官所有關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)，必須通過換檔驅(qū)動(dòng)不同模塊關(guān)鍵點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的數(shù)學(xué)建模方法將人臉分成5種基本形狀的臉型，通過對人臉幾何特征進(jìn)行分析，確定出對臉型起決定性作用的特征點(diǎn)，并用光滑曲線分段建立了人頭面部二維輪廓數(shù)學(xué)模型，并分析面部器官特征點(diǎn)，建立人臉面部器官數(shù)學(xué)模型，該模型具有通用性，可實(shí)現(xiàn)不同人臉臉型和面部器官的數(shù)學(xué)描述；該機(jī)器人僅通過3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有12個(gè)自由度的10個(gè)臉型關(guān)鍵點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)5種形狀的臉型，且臉型大小可變，并通過僅兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有9個(gè)自由度的5個(gè)面部器官關(guān)鍵點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)面部器官相對位置可變，該機(jī)器人頭部面貌具有通用性且按照人類頭部尺寸設(shè)計(jì)，從而更大程度增加其類人性。附圖說明圖1本發(fā)明的臉型可變機(jī)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)方向圖；圖3是本發(fā)明的變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1圖；圖4是變頭長機(jī)構(gòu)2圖；圖5是變頭寬與面型機(jī)構(gòu)3圖；圖6是人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)系圖；圖7是誤差計(jì)算中數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取方式圖；圖8是面部器官位置點(diǎn)測量指標(biāo)圖；圖9是驅(qū)動(dòng)點(diǎn)初始位置搜索流程圖；圖10是臉型可變機(jī)構(gòu)三維模型圖；圖11(a)是剛性體與柔性體混合的虛擬樣機(jī)模型正視圖；圖11(b)是剛性體與柔性體混合的虛擬樣機(jī)模型側(cè)視圖；圖12面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)方向圖；圖13a)是仿真試驗(yàn)中心形臉仿真過程圖；圖13b)是仿真試驗(yàn)中方形臉仿真過程圖；圖13c)是仿真試驗(yàn)中圓形臉仿真過程圖；圖13d)是仿真試驗(yàn)中長形臉仿真過程圖；圖13e)是仿真試驗(yàn)中蛋形臉仿真過程圖；圖13f)是仿真試驗(yàn)中最大臉型仿真過程圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：如圖1-9所示，仿人頭像機(jī)器人包括臉型可變機(jī)構(gòu)、面部器官可變機(jī)構(gòu)與彈性面部皮膚；其中，所述彈性面部皮膚包裹臉型可變機(jī)構(gòu)與面部器官可變機(jī)構(gòu)，臉型可變機(jī)構(gòu)與面部器官可變機(jī)構(gòu)利用原動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)；所述臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人通過數(shù)學(xué)建模方法選取臉型和面部器官驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，根據(jù)不同模型參數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同臉型的變換與面部器官位置的調(diào)整，通過驅(qū)動(dòng)彈性面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生位移，改變面部皮膚外輪廓形狀即臉型及面部器官位置，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人臉型和面部器官位置的改變。本實(shí)施方式的臉型可變機(jī)構(gòu)(如圖1所示，其驅(qū)動(dòng)點(diǎn)如圖2所示)包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別為變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1(如圖3所示，控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、o1、o1')、變頭長機(jī)構(gòu)2(如圖4所示，控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)v、gn)、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)3(如圖5所示，控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)eu、eu'、p、p')。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述臉型可變機(jī)構(gòu)包含三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別為變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1、變頭長機(jī)構(gòu)2與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)3，三個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均固定在基座1-6上；所述面部器官可變機(jī)構(gòu)包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別為眼眉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4與眼嘴鼻運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在基座1-6上；所述變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1包括第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-1、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3、換向機(jī)構(gòu)1-4、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)1-5與基座1-6，其中，第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-1、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3、換向機(jī)構(gòu)1-4、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)1-5均固定在基座1-6上，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)1-5與變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3相連，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3通過運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，可分別與第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-1、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2、換向機(jī)構(gòu)1-4嚙合，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2與換向機(jī)構(gòu)1-4相連；其中所述第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-1包括基座1-6、左側(cè)傾斜齒條1-1-1、左側(cè)換向齒輪1-1-2、左側(cè)縱向齒條1-1-3、右側(cè)傾斜齒條1-1-4、右側(cè)換向齒輪1-1-5、右側(cè)縱向齒條1-1-6與第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-1-7，其中，左側(cè)傾斜齒條1-1-1、左側(cè)換向齒輪1-1-2、右側(cè)傾斜齒條1-1-4、右側(cè)換向齒輪1-1-5與第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-1-7均與基座1-6相連，左側(cè)傾斜齒條1-1-1與左側(cè)換向齒輪1-1-2嚙合、左側(cè)換向齒輪1-1-2與左側(cè)縱向齒條1-1-3嚙合，右側(cè)傾斜齒條1-1-4與右側(cè)換向齒輪1-1-5嚙合，右側(cè)換向齒輪1-1-5與右側(cè)縱向齒條1-1-6嚙合，第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-1-7通過絲杠螺母與左側(cè)縱向齒條1-1-3、右側(cè)縱向齒條1-1-6相連，并實(shí)現(xiàn)對左側(cè)縱向齒條1-1-3、右側(cè)縱向齒條1-1-6的驅(qū)動(dòng)；所述第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2包括基座1-6、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向從動(dòng)輪1-2-1、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向驅(qū)動(dòng)桿1-2-2、左側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-3、可豎直運(yùn)動(dòng)滑塊1-2-4、右側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-5與第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向絲杠1-2-6，其中，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向從動(dòng)輪1-2-1固定在基座1-6上，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向從動(dòng)輪1-2-1與第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向驅(qū)動(dòng)桿1-2-2通過絲杠螺母相連，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向驅(qū)動(dòng)桿1-2-2通過絲杠螺母分別與左側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-3、右側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-5相連，可豎直運(yùn)動(dòng)滑塊1-2-4與左側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-3相連；所述變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3包括基座1-6、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱手柄1-3-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿1-3-2、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿1-3-3與變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1-3-4，其中，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱手柄1-3-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿1-3-3與基座1-6相連，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱手柄1-3-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿1-3-2通過絲杠螺母相連，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿1-3-2、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿1-3-3通過軸承連接，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿1-3-3、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1-3-4相連，并可相對滑動(dòng)；所述換向機(jī)構(gòu)1-4包括基座1-6、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向從動(dòng)輪1-4-1與換向錐齒輪1-4-2，其中，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向從動(dòng)輪1-4-1與基座1-6相連，第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向從動(dòng)輪1-4-1、換向錐齒輪1-4-2相連，并可相對滑動(dòng)；所述變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)1-5包括變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)1-5-2與基座1-6，其中，頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)1-5-2均與基座1-6相連，頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1、變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)1-5-2相連。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述變頭長機(jī)構(gòu)2包括頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)2-2、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-3、變頭長機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)2-4和基座1-6，其中，頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)2-2、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-3、變頭長機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)2-4均與基座1-6相連，變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)2-2通過運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，分別與頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-3嚙合，變頭長機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)2-4與變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)2-2相連；其中，所述頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1包括頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-1-1、頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-1-2與基座1-6，其中，頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-1-1、頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-1-2分別與基座1-6相連，頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-1-1可沿基座1-6豎直方向滑動(dòng)，頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-1-1、頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-1-2通過絲杠螺母相連；所述變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)2-2包括基座1-6、變頭長機(jī)構(gòu)操縱手柄2-2-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿2-2-2、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿2-2-3與變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪2-2-4，其中，變頭長機(jī)構(gòu)操縱手柄2-2-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿2-2-3與基座1-6相連，變頭長機(jī)構(gòu)操縱手柄2-2-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿2-2-2通過絲杠螺母相連，變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)豎直驅(qū)動(dòng)桿2-2-2、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿2-2-3通過軸承連接，變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿2-2-3與變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪2-2-4相連，并可相對滑動(dòng)；所述下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-3包括下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-3-1、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-3-2與基座1-6，其中，下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-3-2、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-3-1分別與基座1-6相連，下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-3-2可沿基座1-6豎直方向滑動(dòng)，下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-3-2、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-3-1通過絲杠螺母相連；所述變頭長機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)2-4包括變頭長機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)2-4-1、變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)2-4-2與基座1-6，其中，變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)2-4-2、變頭長機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)2-4-1均與基座1-6相連，變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)2-4-2、變頭長機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)2-4-1相連。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述變頭寬與面型機(jī)構(gòu)3包括上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-1、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)3-3、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)3-4與基座1-6，各機(jī)構(gòu)均與基座1-6相連；所述上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-1包括上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-1、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-1-2、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-3與基座1-6，其中，上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-1、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-1-2、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-3與基座1-6相連，上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-1、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-3通過絲杠螺母與上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-1-2相連；所述下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3-2包括下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-1、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-2-2、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-3與基座1-6，其中，下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-1、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-2-2、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-3與基座1-6相連，下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-1、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-3通過絲杠螺母與下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-2-2相連；所述變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)3-3包括基座1-6、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱手柄3-3-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)橫向驅(qū)動(dòng)桿3-3-2、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿3-3-3和變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪3-3-4，其中，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱手柄3-3-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿3-3-3與基座1-6相連，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱手柄3-3-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)橫向驅(qū)動(dòng)桿3-3-2通過絲杠螺母相連，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)橫向驅(qū)動(dòng)桿3-3-2、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿3-3-3通過軸承連接，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)導(dǎo)向桿3-3-3與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪3-3-4相連，并可相對滑動(dòng)；所述變頭寬與面型機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)3-4包括變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)3-4-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)3-4-2與基座1-6，其中，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)3-4-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)3-4-2均與基座1-6相連，變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)3-4-1、變頭寬與面型機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)3-4-2相連。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述眼眉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：所述眼嘴鼻運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5采用變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1的第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2和變頭長機(jī)構(gòu)2的頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：所述仿人頭像機(jī)器人實(shí)現(xiàn)臉型和面部器官可變的驅(qū)動(dòng)過程為：一、臉型可變機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)具體為：q、q'為第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，q、q'分別是右、左頭型點(diǎn)，q點(diǎn)位置在特征點(diǎn)v、eu構(gòu)成的v-eu頭頂輪廓段，q'點(diǎn)位置在特征點(diǎn)eu'、v構(gòu)成的eu'-v頭頂輪廓段，利用滑動(dòng)絲杠螺母與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，左側(cè)縱向齒條1-1-3的縱向運(yùn)動(dòng)通過左側(cè)換向齒輪1-1-2的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到左側(cè)傾斜齒條1-1-1斜向的直線運(yùn)動(dòng)，而左側(cè)傾斜齒條1-1-1的自鎖性由第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-1-7、左側(cè)縱向齒條1-1-3與右側(cè)縱向齒條1-1-6實(shí)現(xiàn)；o1、o1'為第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，o1為輪廓曲線上特征點(diǎn)g1和點(diǎn)g2的中間點(diǎn)、o1'為輪廓曲線上特征點(diǎn)g1'和點(diǎn)g2'的中間點(diǎn)，通過第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-2-1與第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向驅(qū)動(dòng)桿1-2-2實(shí)現(xiàn)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿縱向方向運(yùn)動(dòng)，通過左側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-3、右側(cè)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向驅(qū)動(dòng)桿1-2-5與第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向絲杠1-2-6實(shí)現(xiàn)第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿橫向方向運(yùn)動(dòng)；變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)1-3通過手動(dòng)操作變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1-3-4分別與第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)橫向從動(dòng)輪1-4-1、第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)縱向從動(dòng)輪1-2-1和第二類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪1-1-7實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，通過變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1，變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)1-5-2提供動(dòng)力源并減速，實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)共具有6個(gè)自由度的4個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、o1、o1'；所述變頭長機(jī)構(gòu)(2)驅(qū)動(dòng)方法具體為：控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為v、gn，v為頭頂點(diǎn)，是頭頂中心最高點(diǎn)，gn為下頜角點(diǎn)，是頜骨最向外且向后的點(diǎn)；通過頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-1-1、頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-1-2、下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)桿2-3-2與下頜第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪2-3-1實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)，通過一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有兩個(gè)自由度的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)；所述變頭寬與面型機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)方法具體為：控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)eu、eu'、p、p'，eu、eu'分別表示左、右顱側(cè)點(diǎn)，是頂骨區(qū)域以內(nèi)，顱側(cè)面上最向外突出的點(diǎn)，p、p'分別表示右、左面型點(diǎn)，p點(diǎn)位置在面部輪廓上右耳附近，p'點(diǎn)位置在面部輪廓上左耳附近，通過上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-1、上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-1-2與上部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-1-3實(shí)現(xiàn)上部兩個(gè)第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)，通過下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)左側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-1、下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)從動(dòng)輪3-2-2與下部第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)右側(cè)驅(qū)動(dòng)桿3-2-3實(shí)現(xiàn)下部兩個(gè)第四類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有4個(gè)自由度的4個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)；二、面部器官可變機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)面部器官可變機(jī)構(gòu)的眼眉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為m1、m2，眼嘴鼻運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的控制驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為y1、y2、k；所述眼眉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)點(diǎn)m1、m2為第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，m1、m2為眉心點(diǎn)，表示眉毛位置，其位置在瞳孔中心正上方眶上緣位置，驅(qū)動(dòng)方法與變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)(1)的第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2相同，采用相同結(jié)構(gòu)；所述眼嘴鼻運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)點(diǎn)為y1、y2、k，其中，y1、y2為眼點(diǎn)，表示眼睛，其位置在瞳孔中心，k為口裂點(diǎn)，表示嘴巴，在嘴巴中心位置，f為鼻根點(diǎn)，表示鼻子，其位置在鼻骨最凹點(diǎn)，f保持與y1、y2水平，不需要驅(qū)動(dòng)，y1、y2屬于第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)、k屬于第一類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，眼嘴鼻運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5采用變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)1的第三類驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2驅(qū)動(dòng)y1、y2點(diǎn)，采用變頭長機(jī)構(gòu)2的頭頂?shù)谝活愹?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2-1驅(qū)動(dòng)k點(diǎn)；所述面部器官可變機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所用變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱手柄1-3-1、變頭長機(jī)構(gòu)操縱手柄2-2-1與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱手柄3-3-1通過原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，用離合器自動(dòng)換擋實(shí)現(xiàn)或采用手動(dòng)換擋實(shí)現(xiàn)；通過驅(qū)動(dòng)面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)撐起或縮小彈性面部皮膚從而實(shí)現(xiàn)臉型的改變，通過驅(qū)動(dòng)面部器官位置點(diǎn)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)面部器官位置的改變；通過3個(gè)電機(jī)變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1、變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)2-4-2與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)3-4-1驅(qū)動(dòng)具有12個(gè)自由度的10個(gè)臉型驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、o1、o1'、eu、eu'、p、p'、v、gn實(shí)現(xiàn)臉型可變；并僅通過兩個(gè)電機(jī)變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)1-5-1與變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)2-4-2驅(qū)動(dòng)具有9個(gè)自由度的5個(gè)面部器官驅(qū)動(dòng)點(diǎn)m1、m2、y1、y2、k，實(shí)現(xiàn)面部器官可變。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式的臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模方法如下：一、臉型可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模方法如下(1)選擇人的頭頂點(diǎn)v、右顱側(cè)點(diǎn)eu、左顱側(cè)點(diǎn)eu'、右下頜角點(diǎn)go、左下頜角點(diǎn)go'與頦下點(diǎn)gn作為人臉輪廓分段的特征點(diǎn)，并建立人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)系，如圖6所示；(2)建立人頭面部輪廓通用數(shù)學(xué)模型，首先根據(jù)選取的特征點(diǎn)將人頭面部輪廓進(jìn)行分段，并對各段曲線采用適合的模型曲線：v-eu段，超橢圓曲線；eu-g1段，橢圓曲線；g2-gn段，拋物線；g1-g2段：圓弧曲線，圓弧為eu-g1段橢圓曲線和g2-gn段拋物線的相切圓??；設(shè)各特征點(diǎn)坐標(biāo)為：v點(diǎn)(0，b)，eu點(diǎn)(a，0)，g1點(diǎn)(m，n)，g2點(diǎn)(g，h)，gn點(diǎn)(0，B)，則右半部分人頭面部輪廓的數(shù)學(xué)模型為：其中，y、z分別表示橫、縱坐標(biāo)軸，對v-eu段，a表示超橢圓長半軸(當(dāng)a≥b時(shí))或超橢圓短半軸(當(dāng)a<b時(shí))；s為超橢圓指數(shù)；對eu-g1段，c、a分別為橢圓長半軸、短半軸；yc、zc分別為橢圓曲線和拋物線的相切圓弧圓心(yc、zc)橫、縱坐標(biāo)；m，g見公式(2)；R表示g1-g2段曲線與圓心(yc、zc)距離；由公式(1)可知，通過a，b，s，c，m，g，R7個(gè)獨(dú)立參數(shù)可以控制模型曲線形狀，將m，g分別表示成橢圓參數(shù)方程以及圓參數(shù)方程中的坐標(biāo)形式，如公式(2)所示：其中，β為g1-g2段曲線坐標(biāo)點(diǎn)(x，y)與圓心(yc、zc)連線和g1點(diǎn)(m，n)與圓心(yc、zc)連線的夾角；則最終模型參數(shù)為a，b，s，c，θ，β，R，對該7個(gè)獨(dú)立參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到任一特定人頭面部輪廓的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型在連接點(diǎn)處的左右導(dǎo)數(shù)相等，證明該模型曲線光滑；(3)建立特定人頭面部輪廓數(shù)學(xué)模型，定義真實(shí)頭面輪廓線數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論輪廓線上對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相對距離為模型誤差，根據(jù)模型誤差進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，定義各對數(shù)據(jù)點(diǎn)的相對距離平均值和最大值分別作為模型平均誤差、模型最大誤差，如圖7所示，數(shù)據(jù)點(diǎn)的選取方式為：將真實(shí)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)均置于模型坐標(biāo)系中，以原點(diǎn)O為中心，對于Z≥0區(qū)域的曲線，每隔γ1取數(shù)據(jù)點(diǎn)，對于Z<0區(qū)域的曲線，每隔γ2取數(shù)據(jù)點(diǎn)，取得真實(shí)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)Ai和理論輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)Bi各n個(gè)，設(shè)Ai坐標(biāo)為(yi，zi)，Bi坐標(biāo)為(yoi，zoi)則模型平均誤差可通過公式(3)求得，模型最大誤差可通過公式(4)求得；以模型平均誤差和模型最大誤差的加權(quán)和作為模型參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，由此得到的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型如下，設(shè)計(jì)變量為：X＝[a，b，s，c，θ，β，R]T＝[x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7]T(5)目標(biāo)函數(shù)為：minf(X)＝λ1f1(X)+λ2f2(X)(6)s.t.g1(X)＝x1-amax≤0g8(X)＝cmin-x4≤0g2(X)＝amin-x1≤0g9(X)＝x5-θmax≤0g3(X)＝x2-bmax≤0g10(X)＝θmin-x5≤0g4(X)＝bmin-x2≤0g11(X)＝x6-βmax≤0g5(X)＝x3-smax≤0g12(X)＝βmin-x6≤0g6(X)＝smin-x3≤0g13(X)＝x7-Rmax≤0g7(X)＝x4-cmax≤0g14(X)＝Rmin-x7≤0式中：f1(X)＝eave(X),f2(X)＝emax(X)，λ1，λ2為加權(quán)系數(shù)，λ1+λ2＝1，由于平均誤差反映的是模型綜合誤差，最大誤差反映局部誤差，故取λ1，λ2分別為0.6、0.4；根據(jù)《成年人頭面部尺寸》以及人體測量學(xué)中上述特征點(diǎn)在人頭面部的分布原則同時(shí)對小樣本成人頭部進(jìn)行實(shí)際的測量，得到建立的人頭面部輪廓通用數(shù)學(xué)模型模型參數(shù)范圍如表1所示：a：70～90mm，b：70～90mm，s：0.7～1.6，c：150～250mm，θ：-2～0rad，β：-1～0rad，R：1～30mm；通過對該優(yōu)化模型進(jìn)行分析，其屬于多峰函數(shù)，基于遺傳具算法有能夠同時(shí)對搜索空間中多個(gè)解進(jìn)行綜合評估，采用遺傳算法對模型參數(shù)最優(yōu)解進(jìn)行求解，即完成了臉型可變的仿人頭像機(jī)器人數(shù)學(xué)建模；二、面部器官位置數(shù)學(xué)模型建立方法如下：(1)建立面部器官特征點(diǎn)，利用統(tǒng)計(jì)分析的方法對面部器官位置分布規(guī)律進(jìn)行分析，選取的面部器官位置點(diǎn)(即能夠代表面部器官位置的點(diǎn))見表2，然后對200組人臉照片上的面部器官位置點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定并對位置點(diǎn)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，采用統(tǒng)計(jì)分析的方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行定量的分析，其測量指標(biāo)如圖8所示，其中，P為兩眼點(diǎn)間距；M為過兩眼點(diǎn)的直線與面部輪廓的交點(diǎn)間寬度，定義為面間距；L為眼點(diǎn)與鼻根點(diǎn)間離；G為眼點(diǎn)與眉心點(diǎn)間離；J為眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)間離；Q為口裂點(diǎn)與頭頂點(diǎn)間距；H為頭全高。為得到面部器官在人臉的分布規(guī)律，對面部器官位置點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)比值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，表3為眼間距P與面間距M的比值統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由以上統(tǒng)計(jì)指標(biāo)可以看出，眼間距P與面間距M比值特征圍繞著平均值0.42上下浮動(dòng)，變化區(qū)間比較集中，同時(shí)中位數(shù)0.42和眾數(shù)也為0.42，因此認(rèn)定眼間距P與面間距M的比例規(guī)律穩(wěn)定在0.42，并將該比值作為眼睛在人臉二維分布的規(guī)律之一。同樣得到其他位置點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的比值規(guī)律：眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離J與頭全高H比值為0.50,口裂點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離Q與頭全高H比值為0.82,眉心點(diǎn)到眼點(diǎn)距離G與頭全高H比值為0.09，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4-6所示，另外在對鼻根點(diǎn)與眼點(diǎn)間距L進(jìn)行統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，L的數(shù)值約等于0，最大值也不超過1mm，故假定鼻根點(diǎn)和兩眼點(diǎn)在同一條直線上，至此，所有的面部器官位置分布原則都已確定。(2)建立面部器官數(shù)學(xué)模型對面部器官位置建立數(shù)學(xué)模型所用的坐標(biāo)系和頭面輪廓數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)系相同，設(shè)面部器官位置點(diǎn)坐標(biāo)分別為：y1(r1，r2)，y2(-r1，r2)，m1(r1，t1),m2(-r1，t1)，f(0，t1)，k(0，k1)，根據(jù)上述內(nèi)容中得到的各面部器官位置點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的比值規(guī)律并結(jié)合gn點(diǎn)坐標(biāo)(0，B)，得到以下等式關(guān)系：進(jìn)而建立頭面輪廓數(shù)學(xué)模型參數(shù)與面部器官位置點(diǎn)坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系為：式中由此，得到面部器官位置點(diǎn)坐標(biāo)和頭面輪廓數(shù)學(xué)模型參數(shù)a、b、c、θ、β之間關(guān)系，即通過a、b、s、c、θ、β、R7個(gè)參數(shù)就可確定頭面輪廓形狀和面部器官的位置。本實(shí)施方式的表1是通用模型參數(shù)范圍，表2是選取的面部器官位置點(diǎn)，表3眼間距P與面間距M的比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表4是眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離J與頭全高H結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表5是口裂點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離Q與頭全高H比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表6是眉心點(diǎn)到眼點(diǎn)距離G與頭全高H比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表7是對各樣本求得的模型參數(shù)和各對數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相對距離值，表8是各類臉型認(rèn)知結(jié)果。表1通用模型參數(shù)范圍表2選取的面部器官位置點(diǎn)表3眼間距P與面間距M的比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)表4眼點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離J與頭全高H結(jié)果統(tǒng)計(jì)表5口裂點(diǎn)到頭頂點(diǎn)距離Q與頭全高H比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)表6眉心點(diǎn)到眼點(diǎn)距離G與頭全高H比值結(jié)果統(tǒng)計(jì)表7對各樣本求得的模型參數(shù)和各對數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相對距離值表8各類臉型認(rèn)知結(jié)果具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式的一種臉型和面部器官可變的仿人頭像機(jī)器人的控制方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：對于臉型可變機(jī)構(gòu)，通過3個(gè)電機(jī)即變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)電機(jī)(1-5-1)、變頭長機(jī)構(gòu)電機(jī)(2-4-2)與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)電機(jī)(3-4-1)與3個(gè)操縱機(jī)構(gòu)即變頭型與頜骨寬機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(1-3)、變頭長機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(2-2)與變頭寬與面型機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)(3-3)實(shí)現(xiàn)10個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、o1、o1'、eu、eu'、p、p'、v、gn共計(jì)12個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，采用操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞的切換，每次運(yùn)動(dòng)之前搜索驅(qū)動(dòng)點(diǎn)初始位置，以最小輪廓所對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置作為其初始位置，并在各初始位置處放置行程開關(guān)；電機(jī)上電后首先切換操縱機(jī)構(gòu)使檔位n＝1，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一組驅(qū)動(dòng)點(diǎn)并從上位機(jī)下達(dá)搜索初始位置的指令，令電機(jī)以某一低速反轉(zhuǎn)；此時(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向最小位移處運(yùn)動(dòng)，控制器等待行程開關(guān)信號的邊沿中斷；驅(qū)動(dòng)點(diǎn)到達(dá)初始位置后，控制器收到中斷立刻記錄當(dāng)前電機(jī)位置并令電機(jī)減速停止；電機(jī)停止后控制器再令電機(jī)運(yùn)動(dòng)到所記錄的位置，并將位置寄存器置0，既以當(dāng)前位置作為初始位置；此序列完成后控制器向上位機(jī)發(fā)送換擋請求，令n＝n+1，判斷n是否已大于最大檔位nmax，如果n不大于nmax，則開始換檔，并開始下一組驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的初始位置搜索，如果n已經(jīng)大于nmax則表示所有檔位控制的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)初始位置搜索已完成；通過數(shù)學(xué)建模方法選取臉型、面部器官特征點(diǎn)，特征點(diǎn)即為彈性面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，根據(jù)不同模型參數(shù)表示不同臉型與面部器官位置，臉型、面部器官可變機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)彈性面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生位移，改變面部皮膚外輪廓形狀及面部器官位置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人臉型和面部器官位置的改變。本發(fā)明應(yīng)用的實(shí)施例一：對人頭面部輪廓通用數(shù)學(xué)模型的建立及特定人頭面部輪廓數(shù)模型的獲得方法進(jìn)行驗(yàn)證。以100組漢族成人真實(shí)頭面輪廓作為樣本，該樣本均通過對哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012級機(jī)械設(shè)計(jì)系碩士生們進(jìn)行頭全高測量及對面部照片頭面輪廓線的提取獲得，其中男女比例為1:1，包含圓型臉等五種臉型類別，為使數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量充足且分布均勻，取γ1＝6°，γ1＝3°，即n＝90。限于篇幅只給出對各臉型中任一樣本進(jìn)行頭面輪廓建模的結(jié)果，表7給出對各樣本求得的模型參數(shù)和各對數(shù)據(jù)點(diǎn)間具體的相對距離值，表中數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置是按圖7所示，以O(shè)Y軸為起始位置，OAi、OBi與OY軸的夾角表示，單位rad，逆時(shí)針為正。通過計(jì)算100組樣本的模型誤差，得到結(jié)論：對于任一真實(shí)頭面輪廓樣本，通過對頭面輪廓通用數(shù)學(xué)模型的模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到其特定的數(shù)學(xué)模型，并能夠保證模型的平均誤差在1.2％以下，最大誤差在2.6％以下，驗(yàn)證了該通用數(shù)學(xué)模型的有效性和普適性。另外，從表中數(shù)據(jù)可以看出，分布在[0～π]范圍內(nèi)(即顱測點(diǎn)以上輪廓)的真實(shí)輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)和理論輪數(shù)據(jù)點(diǎn)間的相對距離基本上都在0.5％左右，充分說明了將超橢圓曲線用于頭面部輪廓中頭頂輪廓曲線建模中的正確性。本發(fā)明應(yīng)用的實(shí)施例二：進(jìn)行臉型變化的虛擬樣機(jī)仿真，分別建立面部皮膚的彈性體模型和臉型可變機(jī)構(gòu)的剛性體模型，之后進(jìn)行仿真。首先利用Solidworks軟件建立臉型可變機(jī)構(gòu)剛性模型，如圖10所示，包括10個(gè)面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)共計(jì)12個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)o2，面部皮膚o3，臉型可變機(jī)構(gòu)為保證臉型變化過程中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與面部彈性皮膚接觸位置可相對滑動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的連接處設(shè)置了滾輪o1。為進(jìn)行虛擬樣機(jī)的臉型變化仿真，需要建立一個(gè)向其它類型臉型轉(zhuǎn)變的初始面部彈性體模型，臉型變換原理是通過定義的面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置的改變從而實(shí)現(xiàn)面部彈性體整體輪廓形狀的改變，即實(shí)現(xiàn)臉型的轉(zhuǎn)變。以頭面輪廓數(shù)學(xué)模型所用坐標(biāo)系作為面部彈性體坐標(biāo)系，規(guī)定驅(qū)動(dòng)點(diǎn)遠(yuǎn)離該坐標(biāo)系原點(diǎn)的方向?yàn)轵?qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的正方向，靠近原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樨?fù)方向，當(dāng)初始面部模型向其他臉型類別轉(zhuǎn)變過程中，若某一驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樨?fù)方向，則面部彈性體會(huì)在該驅(qū)動(dòng)點(diǎn)位置處發(fā)生褶皺現(xiàn)象，影響面部形貌的仿真效果，因此，建立的初始面部模型應(yīng)保證其正面輪廓為最小頭面輪廓。面部彈性體模型采用Solidworks和ANSYS軟件共同完成，首先在Solidworks軟件中建立最小頭面輪廓的面部曲面幾何模型，然后通過Solidworks和ANSYS軟件接口，將模型導(dǎo)入到ANSYS軟件中，對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并設(shè)置材料屬性從而得到曲面柔性體，材料SEPTON彈性模量、泊松比和密度分布為0.00350GPa、0.47和930Kg/m3，最后根據(jù)面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置建立柔性體的外部節(jié)點(diǎn)與剛性區(qū)域，最終完成面部彈性體模型的建立。將建立的臉型可變機(jī)構(gòu)剛性模型和面部彈性體模型導(dǎo)入到ADAMS/VIEW中進(jìn)行整體的裝配，另外，為了增強(qiáng)仿形效果，將面部器官剛性部件也導(dǎo)入到ADAMS/VIEW中，通過定義滑動(dòng)副，使各面部器官位置按照一般分布規(guī)律隨面部輪廓變化達(dá)到相應(yīng)的位置，建立的虛擬樣機(jī)模型如圖11所示。選取了包括v、q、eu、p、o1、gn等10個(gè)面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，如圖12所示，根據(jù)各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)形式建立機(jī)器人仿真模型，考慮機(jī)器人頭部空間問題，采用3個(gè)電機(jī)和3個(gè)操縱機(jī)構(gòu)對這10個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)共計(jì)12個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此，所有驅(qū)動(dòng)點(diǎn)并不是同時(shí)參與運(yùn)動(dòng)，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)次序決定于電機(jī)動(dòng)力的傳遞次序，所設(shè)計(jì)的臉型可變機(jī)構(gòu)在實(shí)際的操縱中，可以分別控制每個(gè)電機(jī)工作，也可以同時(shí)讓三個(gè)電機(jī)一起工作，在虛擬樣機(jī)的仿真中，本文設(shè)定三個(gè)電機(jī)共同進(jìn)行動(dòng)力的提供，根據(jù)圖3-圖5中各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)間的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)定各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)序。將臉型變化的周期設(shè)為7個(gè)階段：第1階段，保持初始臉型狀態(tài)；第2階段，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)q、q'、eu、eu'的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向目標(biāo)位置移動(dòng)；第3階段，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)o1、o1'沿Y軸方向的運(yùn)動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)點(diǎn)p、p'的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；第4階段，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)o1、o1'沿Z軸方向的運(yùn)動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)點(diǎn)gn的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)向目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)；第5階段，第4階段運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)復(fù)位；第6階段，第3階段運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)復(fù)位；第7階段，回到初始臉型狀態(tài)并保持。設(shè)定各階段所用時(shí)間均為2s，則由初始臉型向其他單個(gè)臉型進(jìn)行轉(zhuǎn)變時(shí)仿真時(shí)間為14s。按照上述各面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)次序?qū)π男文槨⒎叫文?、圓形臉、長形臉以及蛋形臉五種臉型進(jìn)行仿真分析，各類臉型取10組，共計(jì)50組，只給出每種臉型類別中一組人臉樣本的臉型仿真過程圖，同時(shí)，確保得到各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最大驅(qū)動(dòng)力，對最大輪廓進(jìn)行仿真，選取的五種臉型樣本及對應(yīng)的樣本頭面輪廓數(shù)學(xué)模型參數(shù)值如表7所示，通過求取面部皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)在目標(biāo)臉型頭面輪廓數(shù)學(xué)模型中的坐標(biāo)，即可求得驅(qū)動(dòng)點(diǎn)最佳位移量，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)初始臉型向目標(biāo)臉型的轉(zhuǎn)變，對各臉型的仿真過程圖如圖13所示。為進(jìn)一步說明該虛擬樣機(jī)在對臉型進(jìn)行仿真時(shí)，不僅仿形誤差校小，還能保證臉型類型的相似性，對虛擬樣機(jī)得到的50組圖像進(jìn)行臉型認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，毎類臉型均為10組，認(rèn)知結(jié)果如表8所示，表中各類臉型認(rèn)知度是通過對該類臉型中各樣本的認(rèn)知度求取平均值得到。從表中數(shù)據(jù)可以看出各類臉型的認(rèn)知度均在82％以上，結(jié)合上述內(nèi)容中對仿形誤差的分析，能夠得到結(jié)論：本發(fā)明建立的虛擬樣機(jī)能夠?qū)δ樞瓦M(jìn)行仿真，且相似度在82％以上，仿形誤差在4％以下，驗(yàn)證了本發(fā)明臉型可變機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性、面部驅(qū)動(dòng)皮膚驅(qū)動(dòng)點(diǎn)及面部皮膚材料選擇的正確性，從而為臉型可變仿人頭像機(jī)器人的研制以及機(jī)器人本體的仿形實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。