本书面向人工心理和情感机器人等前沿领域，讨论了情感机器人表情控制和机械结构设计的理论、技术及其应用的若干方面，主要包括机器人的起源及发展、机械头及身躯设计、表情控制模式、电动机控制、机器视觉、人机交互与合作、软件集成、数据库及知识库技术、情感模型与机器学习等方面的研究理论、技术与应用方法，取材新颖，内容深入浅出、材料丰富，理论与实际紧密联系，具有较好的创新性和学术参考价值。

前言
第1章　绪论1 　
1.1　机器人的起源与发展史2
1.2　情感机器人研究历程4 　　
1.3　相关理论及关键技术9
参考文献16
第2章　机器头及身躯设计18 　
2.1　情感机器人的头部设计18
2.2　表情头的实现22
2.3　身躯设计35
2.4　手臂设计40
参考文献47
第3章　表情控制模式48 　
3.1　面部动作编码系统48
3.2　控制器的设计与制作51
3.3　面部表情仿真55 　
3.4　面部表情调试58 　
参考文献59
第4章　电动机控制60 　
4.1　电动机的基本概念60 　
4.2　舵机的选择61
4.3　舵机驱动控制模块64
4.4　舵机在情感机器人中的应用70
参考文献72
第5章　机器视觉73 　
5.1　机器视觉概述73
5.2　机器视觉系统标定算法74
5.3　摄像机标定技术77
5.4　双目追踪系统的标定83
5.5　多摄像机系统标定87
参考文献90
第6章　人机交互与合作92 　
6.1　人机交互概述92 　　
6.2　人机交互技术94 　
6.3　人机交互系统的设计与评估108　
参考文献109
第7章　软件集成111 　
7.1　情感机器人体系结构规划设计112
7.2　情感机器人软件平台设计116
7.3　各功能模块的设计120
7.4　软件平台的实现129
参考文献137
第8章　数据库技术138 　
8.1　数据库基础知识138 　
8.2　健康数据库的设计142
8.3　系统的主要功能模块设计与实现147
8.4　测试153 　
参考文献154
第9章　知识库技术155 　
9.1　知识库155
9.2　虚拟管家知识库实例159
参考文献164
第10章　情感模型和机器学习166 　
10.1　情感模型的国内外研究现状分析166
10.2　经典的情感计算模型175
10.3　情感建模的新研究182
10.4　基于机器学习的情感模型202 　参考文献207
第11章　情感机器人实例210 　
11.1　智能家居系统210
11.2　虚拟管家系统216
11.3　服务机器人220

　　《机器智能：人工情感》：
　　机器人是智能模拟的重要手段和研究载体，其体系结构决定了机器人智能、行为、信息、控制的时空分布模式，也从根本上决定了机器人的智能水平和行为方式。
　　具有情感的智能机器人主要应用于直接与人进行面对而的交互场合，为人类提供信息查询或者娱乐服务。这种机器人作为人类的伙伴参与到人类社会的各种活动中，它们可以有像人一样的身体，可以提供内容丰富的各种信息和交互途径，使我们可以流畅地与机器人进行各种形式的沟通。
　　情感机器人交互平台采用多智能体结构，系统中的基本单元被称为智能体（Agent）。它们是具有自主功能的能独立完成一定子任务的功能模块，并具有一个协调机构负责组织协调各个智能体，使之总体行为有利于预定目标的实现。多Agent系统可以通过并行机制加速系统的运行。一个任务可以分解为若干子任务，这些任务分别由不同的Agent完成。利用多Agent系统中的冗余Agent可以提高系统的鲁棒性。多Agent系统具有可扩充性，在多Agent系统中增加一个Agent要比增加系统的功能方便得多。多Agent系统的模块化程度更高、系统设计更简单。
　　根据情感机器人交互应用特点的要求，即反应的时效性和智能性。我们提出了基于人工心理的情感智能机器人控制体系结构——基于人工心理认知／行为的分层式体系结构，如图7-7所示。机器人在交互层通过各种交互感应器获取周围的环境状态信息，并经过简单反射决策，输出一种简单的反射动作，然后再通过上层的信息融合输出符合智能决策层处理规则的准确信息，智能决策层根据当前心理状态，当前交互任务调用规则知识库来输出较复杂的有目的的交互行为，最终通过自身的行为来表达对外部交互刺激的反应。
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　　随着计算机科学、脑科学、心理学、认知科学的蓬勃发展，以及人们日益增长的物质文化生活需求，越来越多的交叉学科引起了科研工作者的重视。特别是在国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，强调“以人为中心”的信息技术发展需要，自此，大量科研工作者便投身到人工心理、情感机器人以及虚拟现实的交叉合作领域之中。针对以上学科发展需求，本书较为全面地介绍了情感机器人的基本概念、主要内容和应用领域，并对其研究方法和相关技术进行了讨论。以国内外研究发展前沿为基础，重点探讨了情感机器人的总体体系结构及相关的软硬件设计，并给出智能家居系统、虚拟管家系统和服务机器人的具体应用实例。
　　本书的研究内容具有典型的交叉性，涉及心理学、认知科学、智能科学、自动控制、计算机智能、机械设计等多个学科领域。全书共分11章。第1章介绍了机器人及情感机器人的起源、发展研究历程及其相关理论和关键技术；第2章介绍了机器头及身躯的设计与实现技术；第3、4章介绍了机器人的表情控制模式和电控设计；第5章～第10章探讨了与情感机器人相关的多种软件技术及其相关的智能技术；第11章分析了情感机器人应用的若干实例。
　　本书的学术观点较为先进，内容新颖，材料丰富，理论与实际应用紧密联系，结构合理，从基础理论与技术向应用方法逐步深入，具有一定的理论价值与实际应用意义。读者既可以从中把握本领域的前沿进展，也可以选择需要的研究方向进行深入学习。
　　在此感谢北京科技大学提供的科研和工作条件，使我们顺利地完成了其中的科研工作。
　　我们尤其要感谢韩晶、李敏嘉研究生为本书贡献了重要的研究成果。
　　感谢国家自然科学基金项目（课题编号：61672093、61432004）、国家重点研发计划重点专项课题（课题编号：2016YFB1001404）等的支持和资助。
　　本书内容涉及多个学科前沿，知识面较为广泛，作者的认识领悟能力有限，书中有些观点和见解难免有不妥之处，敬请各位专家及广大读者给予批评指正。
　　作者于北京科技大学