随着机器人相关技术日新月异的进步,使机器人拥有类似于人的感知能力与行为能力,进而能够与使用者进行自然和谐的交流互动,成为机器人发展的一种必然趋势,所涉及的人机交互技术也越发得到学者的关注和重视,本文对表情机器人人机交互系统进行的探索性研究对丰富和发展机器人学具有积极意义。首先,本文从表情机器人硬件建筑出发,增加了机器人的嗅觉系统。设计气体拾取装置“人工肺”,利用电机带动气缸活塞的往复运动实现机器人的呼吸运动;选择适用的气体传感器和单片机作为信号采集和数据处理的功能元件,设计简单的外围电路完成下位机与上位机的数据传输,并以动态曲线形式在上位机显示实时数据;编写具有一定抗干扰能力的气体识别程序,实现三种目标气体类型的定性识别。其次,根据待实现的人机交互内容完成人机交互软件系统的功能设计及总体框架设定。结合表情机器人已具有的多感知功能和表情再现功能,以充分模仿人类的交流方式为目标,设计人机交互内容,进而设定人机交互系统的软件功能;交互软件系统体系框架采用分层结构,按功能将其划分为底层硬件层、设备物理接口层、设备驱动层和应用层。再次,对交互系统的多个功能模块分别进行设计与实现。控制模块作为交互系统的核心模块,主要实现对感知信息的分析处理和控制表情机器人输出,并通过产生式规则建立两者间对应关系;交互规则采用正向推理的控制方法,即当规则前件条件得到满足匹配时,表情机器人执行相应设定动作。最后,在搭建的H&F robot-III型表情机器人基础上配合本文人机交互软件系统,反复进行实验者与表情机器人的人机交互实验,测试不同输入信息组合情况下,表情机器人的输出情况,验证人机交互系统的有效性。