浙江大学教授邹俊课题组研制出人形机器人“变脸面具”

来源：高校人工智能与大数据创新联盟

随着生成式人工智能取得突破性发展，机器人能够完成的工作已经突破了科幻小说的想象。 承担陪伴、护理、家务等复杂工作的人形机器人，距离走进千家万户更近了一步。

但是，你想过机器人的脸长什么样吗？

近日，浙江大学机械工程学院教授邹俊课题组研制出一款可穿戴的变脸面具，实现了一张面具在多个相貌之间的无痕切换，为人类和机器人的面部变装与面部表达提供了全新思路。

“从 0 到 1”

老龄人口不断增加、护理人员供不应求的问题在社会生活中日益加剧，家用人形机器人是产业发展大势。邹俊课题组聚焦于流体动力柔性驱动的前沿探索研究。随着对人形机器人研究的不断深入，课题组开始思考如何突破应用的困局，将前沿技术转化为实际应用。

机器人的“刚”与柔性元件的“软”形成的刚柔并济会碰撞出什么样的火花？“人与人沟通时，面部表情是表达真情实感的重要途径，在传递人物内心思想方面起着举足轻重的作用。”邹俊说，生动的面部表情在人形机器人研究领域是个有趣的方向，这吸引他们开启了“人格化”机器人探索的新篇章。

经过多年研究，2022 年课题组研发出人形机器人表情系统“ZJ-Face”。该技术能让机器人通过眨眼、皱眉、微笑、张嘴的丰富动作，表达惊讶、难过、喜悦等多种人类情绪。课题组早在 2019 年就开始思考，这项技术可以应用在人身上吗？古有孙悟空“七十二变”，今朝人类是否也能够拥有科技“动态变脸”？

“研究最初的难点在于做出像人脸的面具。”邹俊笑着说，最初的几代面具，面部系统都无法识别出它是“人”。拥有机械工程背景的研究人员没有想到，制作兼具实感和美感的面具成了第一个“拦路虎”。“从 0 到 1 确实很难的，不懂就去学。”在没有前人经验可借鉴的情况下，研究人员迎难而上，一旦涉及学科之外的技能与知识，便主动学习补充，既拓宽了研究道路，也提高了个人的综合能力。大家都耐着性子，从 2019 年开始，5 年间把能够想到的方法挨个儿尝试。终于在迭代到第 7 版时，一张可穿戴的变脸面具初具雏形。

变色又变形

小小的面具如何在短时间内变色又变形？课题组研究员唐威介绍，当前版本的面具由变色层和变形层组成，所有的控制装置都集成在一个仅有腰包大小的驱动装置中。“我们先尝试将多种不同变色颗粒嵌入面具的表层。”通过调节面具表层温度，实现了面具从黑色到黄色以至多种肤色的过渡变化。

人面部由40余块柔软灵活的肌肉组成，赋予了人生动又独特的面部表情。用于模拟面部的肌肉，在变色层下方，研究人员巧妙嵌入了多个不同大小的腔体，可以柔软地贴合在面部。通过改变腔体中气体体积的大小，可以调节面部的轮廓形状。别出心裁的是，课题组自主研发了一套由可编程化学反应驱动的便携装置。“温度升高或降低使化学反应产生或者吸收气体，可使面具的‘面部肌肉’自由变换形态。”唐威介绍，可编程化学反应驱动使整个变脸过程不仅更加静音、安全，还可编程，仅调节温度就能精准切换到想要的面部形态。

为了使面具更加便携、具有可穿戴性，课题组在设计过程中充分考虑了体积、重量、温度、厚度等影响因素。“面具内部温度控制在室温附近，厚度已经优化到 1 厘米左右，能够实现贴近真实的脸部模拟。”唐威说，今后课题组将继续追求技术突破，不断优化技术，让面具更轻、更薄，表情更生动。

梦想逐步成现实

研发之路艰辛漫长，却阻挡不了研究人员奔赴他们的“星辰大海”。课题组利用开源网站信息，在实际操作前进行线上数字面部模拟，确保制作出的面具正确且美观。在尝试制作了近十种面具样机后，目前已有一张面具可以切换至少 8种不同脸形。

目前，课题组正尝试利用现有技术进行创新，并结合人工智能、大模型技术，为人形机器人定制外貌、音色、皮肤、年龄等个性化特征，以期实现未来变脸面具“七十二变”。梦想正在逐步变为现实，人形机器人进入人类日常生活已不再遥远了。未来甚至可以做到不同年龄阶段的面部切换，给老年人群体带来家人般的陪伴与呵护，提高生活质量，增强人文关怀。

“我们的技术已经走进博物馆这个大课堂了。”邹俊介绍，最新的“新白娘子”机器人，即将走进杭州中国伞博物馆。从此，博物馆的机器人“讲解员”具备丰富表情与互动能力，为参观者提供沉浸式、交互式的生动体验，开启人形机器人“文化之旅”。

面向人形机器人广阔的蓝海，课题组研究人员表示，将持续探索更加多变的原材料，让面具更轻薄、反应更迅速，积极促进科技与生活深度融合，用科技服务民生，让智能人形机器人走进千家万户。

（内容来源：《中国科学报》 2025年3月12日 03版，作者：崔雪芹 查蒙；原文标题：人形机器人的“脸”可以“七十二变”）

全国高校人工智能与大数据创新联盟

全国高校人工智能与大数据创新联盟（简称:高校联盟）是由清华大学、浙江大学、中南大学、东北大学、上海工程技术大学、重庆邮电大学、东北林业大学、佛山科学技术学院、曲阜师范大学、黑龙江大学、海豚大数据科技等全国54家高校、企业共同发起，于2018年5月26日在北京中国科技会堂正式成立。迄今为止，联盟发展会员300多家, 覆盖全国20多个省市。联盟由一批积极投身于“人工智能、大数据、区块链”教育事业的高校、科研机构、企事业单位和个人自愿组成的公益性、全国性学术交流服务平台。中国工程院原常务副院长、中国工程院院士潘云鹤、中国科学院院士陈国良、中国工程院院士李伯虎担任联盟名誉理事长，中国工程院院士谭建荣担任联盟理事长。联盟工作接受工信部、国家网信办等政府部门行政管理和业务指导。联盟主要工作是推进产教融合、校企合作、协同育人。(加盟微信13651193492)

华算人工智能研究院

华算人工智能研究院全称是“山西省华算人工智能研究院有限公司”，是经山西转型综合改革示范区管理委员会批准，于2023年10月在太原成立的第一批专业研究人工智能、赋能数字经济产业发展的独立法人组织。华算人工智能研究院依托全国高校人工智能与大数据创新联盟专家委员会及理事会资源，按照山西省委省政府、山西转型综合改革示范区管理委员会发展人工智能、数字经济的系列文件精神和工作计划，将研究院打造成为山西省发展人工智能、数字经济的示范应用推广平台，同时面向全国开展人工智能业务。华算人工智能研究院名誉院长由中国工程院院士李伯虎担任。研究院内设AI产业学院共建中心、实训实习就业中心、实验室建设中心、专家智库等6个职能部门。欢迎加入华算人工智能研究院专家智库，共同赋能高校AI人才培养及产教融合事业发展。

高校区块链专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟区块链专委会（简称:高校区块链专委会），是由北京大学、浙江大学、武汉大学、西南财经大学、北京交通大学、郑州大学、贵州大学、桂林电子科技大学、山西农业大学、佛山科学技术学院、陕西师范大学、中国网安、海豚大数据科技等全国40多家高校、企业和机构共同发起，于2019年12月7日在广东省佛山市正式成立。目前发展高校及企业会员70多家。中国工程院院士、浙江大学教授陈纯担任高校区块链专委会名誉顾问；福州大学教授蔡维德、中国计算机学会区块链专委会主任斯雪明教授、中国人民银行数字货币研究所副所长狄刚担任高校区块链专委会名誉主任；北京大学信息科学技术学院区块链中心主任陈钟教授担任高校区块链专委会主任。高校区块链专委会主要工作是促进高校区块链教育，为高校区块链专业建设及学科发展提供专家咨询服务。

高校元宇宙专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟元宇宙专业委员会（简称:高校元宇宙专委会），是由清华大学、湖南大学、浙江大学、四川大学、汕头大学、河北金融学院、保定市元宇宙协会、英伟达中国、海尔衣联网研究院、海豚大数据科技(天津)有限公司等全国20多所高校、企业和机构共同发起，于2022年11月5日在北京正式成立。中国工程院院士、计算机软件与虚拟现实领域专家赵沁平担任高校元宇宙专委会名誉顾问；中国工程院院士、北京航空航天大学电气与自动化学院名誉院长、中国航天科工集团有限公司科技委高级顾问李伯虎担任高校元宇宙专委会名誉主任；清华大学信息国研中心可信软件和大数据部常务副主任邢春晓担任高校元宇宙专委会主任委员。目前已发展高校及企业会员30多家。高校元宇宙专委会主要工作是促进高校元宇宙教育、加强校企合作、推动元宇宙专业建设及学科发展，为元宇宙教育教学提供专家咨询服务。

高校数字经济专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟数字经济专业委员会（简称:高校数字经济专委会），是由华算人工智能研究院、清华大学、北京大学、中国人民大学、中国社会科学院信息化研究中心、四川大学、北京外国语大学、北京科技大学、北京工业大学、北京语言大学、北京化工大学、北京联合大学、北京物资学院、北京印刷学院、西藏民族大学、河北金融学院、重庆财经学院、苏州城市学院、北京中关村软件园、百度、海豚大数据科技等全国60多家高校、企业和机构共同发起，于2024年1月12日在北京正式成立。清华大学经济管理学院教授姜旭平、北京大学信息管理系教授赖茂生、中国社会科学院信息化研究中心主任姜奇平、中国科学院大学经济与管理学院教授吕本富担任高校数字经济专委会主任委员。高校数字经济专委会主要工作是促进高校数字经济专业建设及学科发展，推动产学研合作，为高校数字经济专业教育教学提供专家咨询服务。

联盟“资料图书馆”

微信咨询

说明：转载文章和图片均来自公开网络，推送文章除非无法确认，都会注明作者和来源，如有侵权请联系删除。

往期精彩文章（单击就可查看）：

. 办

. 》