Mask-bot - совершенно новый подход к созданию внешности человекоподобных роботов.

14.11.11 В деле создания гуманоидных роботов люди достигли уже достаточно значительных успехов, достаточно только вспомнить робота ASIMO компании Honda, робота HRP-4C и других им подобных. Но реализация лица для роботов, которое может делать естественные для человека движения и принимать привычные для людей выражения дается с большим трудом.

К примеру, у роботов серии Actroid-F, под слоем покрытия лица располагается множество электродвигателей и искусственных мускулов, копирующих функции и движения лицевых мышц человека. Исследователи из Германии и Японии придумали еще одно достаточно простое решение данной проблемы. Их устройство, названное Mask-bot, представляет собой полупрозрачную трехмерную форму, на которую проецируется изображение человеческого лица.

Проектор, помещенный позади маски из полупрозрачного пластика, проецирует изображение реального человеческого лица изнутри. Снаружи это изображение весьма хорошо видимо под различными углами зрения, а мощности проектора и слоя светящейся краски достаточно для того, что бы видеть изображение даже при ярком освещении. Доктор Тэкааки Курэтэйт (Dr. Takaaki Kuratate) сравнивает новое решение с технологиями, использующимися для проецирования лиц на скульптуры, к примеру в Диснейленде на тематику Haunted Mansion. Вся разница заключается в том, что в последнем случае лицо скульптуры освещается спереди, а конструкция Mask-bot освещается изнутри, с расстояния в 12 сантиметров.

В самом начале исследователи добились проецирования на маску статического изображения фотографии человека. С помощью специальной программы двухмерная фотография была преобразована в изображение, имеющее правильные пропорции для проецирования на пластик. После этого с помощью специальных алгоритмов были реализованы движение изображения и принятие различных выражений лица. Еще один алгоритм обеспечивал синтез голоса и синхронизировал его с движениями.

Но, в настоящей реализации Mask-bot используется уже совершенно иной принцип построения изображений. В базу данных специальной программы внесен обширный ряд записей движений лица человека, сделанных с помощью системы захвата и оцифровки движений. Программа подбирает из имеющихся в базе движений те движения, которые подходят для произносимой фонемы наилучшим образом. Получив ряд изменений координат ключевых точек лица, компьютер может приложить эти данные к новой модели любого лица. А дополнительный алгоритм "наложения эмоций" делает так, что на результирующее изображение лица накладывается отпечаток эмоционального состояния человека, к примеру, горе, радость или усталость.

В настоящий момент устройство Mask-bot способно "слушать" произносимые слова и показывать на своем "лице" соответствующие реакции. Так же система в целом может вполне сносно воспроизвести текст на японском или английском языке, введенный в компьютер. Используемый голосовой синтезатор может иметь мужской или женский голос, на который, опять же, накладывается отпечаток эмоционального состояния.

Исследователи, работающие над технологией Mask-bot не ожидают, что эта технологию будет использована для придания роботам человеческого вида. Быстрее всего, считают они, Mask-bot может и будет успешно использоваться в качестве конечного устройства систем телеприсутствия. "Обычно участники телеконференций просто видны на экране. С технологией Mask-bot можно создать достаточно реалистичного аватара, который будет сидеть с Вами рядом и вести переговоры. Для учета индивидуальных особенностей на Mask-bot можно одеть маску мужского, женского типа лица или маску, сделанную на заказ под индивидуального человека". Тэкааки Курэтэйт так же добавляет, что подобные системы могут использоваться для общения между пожилыми людьми, которые не могут передвигаться на значительные расстояния в силу известных причин.

Исследователи уже работают над созданием второй версии Mask-bot, в конструкции которой маска, проектор и система автоматизированного управления будут объединены в одно целое. Эта законченная конструкция будет представлять собой своего рода модуль, который можно будет без труда установить на робота любого типа. Стоимость первого прототипа Mask-bot составляет порядка 4125 долларов, но исследователи оценивают, что следующая модель за счет использования унифицированных стандартных узлов будет стоить всего порядка 550 долларов.

Технология Mask-bot была разработана совместными усилиями исследователей Технического университета Мюнхена (Technical University of Munich, TUM) и Национального японского института AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology).