机器人的自定义的制作方法

本发明涉及一种包括机器人头部的机器人，该机器人头部被配置为连接至面部件上，该面部件包括显示表面，用于显示描绘所述机器人的面部的面部图像。本发明还涉及一种对该机器人进行自定义的方法和计算机程序。

背景技术：

本发明涉及机器人领域。更具体地，本发明涉及能够通过遵循与其角色相关联的社交行为和规则来与人或其他自动化机器进行交互和交流的社交机器人的领域。

来自furhatroboticsab公司的和来自engineeredarts公司的robothespian和socibot都是社交机器人的实例。这些机器人包括至少一个显示表面，以用于显示描绘机器人的面部或一部分面部的图像。所显示的图像可以是计算机生成的面部动画，该面部动画与机器人的语音同步以向用户提供说话的机器人头部的感觉。

常用的技术是将面部动画投影到半透明罩具的投影表面上，该半透明罩具构成机器人的面部或面部件。投影表面典型地是三维(3d)表面，并且为了将面部动画适当地投影到投影表面上，面部动画的面部特征应与3d投影表面的形状相适配。面部动画可以描绘人的面部、动物面部、或虚构角色的面部。典型地但非必要地，面部动画是3d动画，其形状与显示表面的3d形状相适配。在例如us8256904、2002/0015037、fr3012227、以及和t.kuratate,y.matsusaka,b.pierce,g.cheng,“‘mask-bot’-alife-sizerobotheadusingtalkingheadanimationforhuman-robotcommunication”[‘罩具机器人’——使用说话的头部动画来实现人与机器人交流的真人大小机器人头部，2011年ieee-ras人形机器人国际会议，斯洛文尼亚布莱德，2011年10月26日至28日]中进一步描述了使用这样的或类似的投影技术来显示动画机器人面部的机器人系统。

可能在未来更广泛使用的另一种适合于机器人面部的3d动画的技术是在3d形状电子显示单元(例如，led或lcd显示器)上显示面部动画。

至少部分地以在机器人头部的显示表面上显示的动画形式来实现机器人的面部的优点在于，可以简单地通过改变面部动画来容易地改变和自定义机器人的视觉外观。然而，为了使机器人的面部看起来逼真并且产生面部不是被投影而是在物理移动的感觉，动画面部的面部特征必须与显示该面部动画的显示表面的3d形状相对应。因此，这种类型的机器人的视觉外观的自定义程度是有限的。

此外，通常期望根据机器人操作的背景来不仅自定义社交机器人的视觉外观、而且还自定义机器人的行为和/或交互技能。例如，可能期望的是，当机器人在研讨会或会议上作为教育者或信息报告者操作时使机器人以某种方式表现并具有某些交互技能，并且在作为信息接待员或前台服务员操作时表现不同并具有其他交互技能。

机器人的视觉外观(包括面部动画)可以说是机器人身份的一部分，而机器人的行为和交互技能可以说是机器人个性的一部分。改变当今社交机器人的机器人身份和/或机器人个性典型地需要对机器人重新编程、或者至少了解和使用计算机和计算机程序。

技术实现要素：

本发明的目的是方便对机器人进行自定义的过程。

本发明的另一个目的是提出一种解决方案，该解决方法允许通过以简单、直观且用户友好的方式改变机器人身份和机器人个性中的任一个或全部来对机器人进行自定义。

这些和其他目的通过由所附权利要求限定的机器人系统、方法和计算机程序来实现。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种机器人，例如呈说话的机器人头部或全身机器人的形式，该机器人被配置为至少部分地通过执行计算机可读程序代码来展现机器人身份和/或机器人个性，这意味着，该机器人被配置为执行程序代码序列来致使该机器人展现与该机器人的身份和/或个性相关联的特征。该机器人包括机器人头部，该机器人头部被配置为连接至面部件，该面部件包括显示表面，该机器人被配置为在该显示表面上显示描绘所述机器人的面部的面部图像，该面部图像形成所述机器人身份的一部分。该机器人头部被配置为可拆卸地连接至所述面部件上，以允许该机器人的使用者容易地将不同的面部件附接至该机器人头部上。该机器人进一步被配置为基于当前连接至该机器人头部的面部件来自动地适配所述机器人身份和/或机器人个性，从而致使该机器人展现至少在一定程度上根据所述面部件而自动选择的机器人身份和/或机器人个性。

机器人身份和/或机器人个性的这种依赖于面部件的自动适配便于机器人的自定义，因为机器人的使用者可以简单地通过将面部件附接至机器人头部上来对该机器人的身份和/或个性进行“编程”或“重新编程”。这通过用另一个面部件来更换当前连接至机器人头部的面部件也使得机器人的使用者能够容易地改变该机器人的身份和/或个性，而不需要任何高级硬件、软件或电子器件。由于角色的面部与角色的身份密切相关，因此所提出的允许根据构成机器人面部的可更换的机器人部件来确定机器人身份和/或个性的解决方案是既直观又用户友好的。

适配机器人身份和/或机器人个性在此是指适配机器人身份和/或机器人个性的至少一个机器人特征。该机器人被配置为通过执行根据当前连接至该机器人头部的面部件而自动选择的计算机可读程序代码序列来适配所述至少一个机器人特征。

所述至少一个机器人特征可以是机器人身份和/或机器人个性的任何受软件控制的特征。在本公开内容的含义内，形成机器人身份的一部分的受软件控制的机器人特征的非排他性实例是上述的机器人面部图像和机器人声音。同样，在本公开内容的含义内，形成机器人个性的一部分的受软件控制的机器人特征的非排他性实例是：机器人的行为，包括机器人与人或其他自动化机器交互的方式(社交行为)、和机器人移动(例如，头部和眼睛移动)的方式；以及机器人的技能，包括其与人或其他自动化机器交互的能力(交互技能)、其知识库、以及其提供问题的答案的能力。

优选地，机器人身份和/或个性的、基于当前连接至机器人头部的面部件而被自动适配的所述至少一个特征至少包括描绘机器人的面部的所述面部图像。这意味着，该机器人被配置为在面部件的显示表面上显示描绘该机器人的面部的面部图像，该面部图像是根据当前连接至机器人头部的面部件而自动选择的。

该面部图像可以是2d或3d动画并且优选地是人的面部、动物面部、或虚构角色的面部的动画。最优选地，该面部图像是3d面部动画。

优选地，该面部件的显示表面是3d显示表面，机器人被配置为在该显示表面上典型地以拟人化面部的形式来显示面部动画。如上所述，为了使面部动画在3d显示表面上显得逼真，面部动画应根据3d显示表面的形状来定制。因此，机器人基于当前连接至机器人头部的面部件来自动选择要在显示表面上显示的面部图像的能力起到双重作用：既允许使用者通过改变面部件来容易地改变机器人的视觉外观并且因此改变其身份、同时又确保新的机器人身份的面部图像适当地映射到新的面部件的显示表面上。因此，在这种情境下，机器人不仅被配置为基于当前连接的面部件来适配机器人身份和/或个性，该机器人还被配置为将机器人身份与所述面部件进行适配，以确保构成该机器人面部的面部动画与显示该动画的3d显示表面之间的对应性。此外，与仅可以改变面部动画的情境相比，通过允许使用者不仅容易地改变机器人的面部动画而且还改变3d形状显示表面，可以实现机器人的视觉外观的更大变化，因为为了获得逼真的结果，面部动画的面部特征不能与显示表面的3d形状偏离太多。因此，改变面部件允许实现面部动画的视觉外观的更大变化、同时还确保逼真的结果。

优选地，该机器人被配置为基于当前连接至机器人头部的面部件来自动地适配全部所述机器人身份和所述机器人个性的特征。例如，机器人可以被配置为将机器人的面部图像和声音(属于机器人身份)中的任一种或全部、以及机器人的行为和技能(属于机器人个性)中的任一种或全部进行依赖于面部件的适配。以此方式，使用者可以简单地通过改变机器人的可拆卸面部件来容易地改变机器人的身份和个性、并且因此被即时地呈现完全全新的机器人角色。

本发明考虑了，机器人的购买者或使用者可以被提供多个不同的面部件，每个面部件与具有独特机器人身份和/或机器人个性的机器人角色相关联。购买者或使用者于是能够通过简单地切换机器人的面部件来在机器人角色之间切换。

机器人可以自动地或基于使用者手动输入其机器人的信息(该信息允许机器人识别所述面部件)对当前连接至机器人头部的面部件执行识别。在允许机器人基于使用者手动输入的信息来识别面部件的实施例中，重要的是确保，手动输入的信息是正确的以确保机器人响应于识别了面部件而自动展现的机器人身份和/或个性是针对当前连接至机器人头部的面部件所既定的和设计的。因此，使用者为了使该机器人进行面部件识别而可以手动输入的信息优选地应是面部件自身上、或面部件被递送给使用者时所装入的盒子或外壳上的信息(例如，印在或贴在面部件或其外壳上的识别号)。

在一些实施例中，该机器人可以形成机器人系统的一部分，该机器人系统被配置为向机器人的使用者呈现用户界面，使用者可以通过该用户界面来将信息输入至该机器人。在这种情境下，使用者可以经由所述用户界面来输入与当前连接至机器人头部的面部件相关的信息，例如印在或贴在面部件或其外壳上的所述识别号，因此，该机器人可以被配置为检索所述信息并且使用该信息来识别该面部件、并且基于如此识别的面部件来自动适配机器人身份和/或个性。

然而，优选地，该机器人被配置为基于当前连接的面部件来全自动地适配机器人身份和/或机器人个性，而无需来自该机器人的使用者的任何输入。

为此，该机器人可以包括通信单元，该通信单元是面部件通信单元、被配置为接收来自当前连接至机器人头部的面部件的数据。在一些实施例中，该从面部件接收到的数据包括计算机可读程序代码序列，该计算机可读程序代码序列在被机器人执行时进行对机器人身份和/或个性的依赖于面部件的适配。在其他实施例中，该从面部件接收到的数据不包括用于适配机器人身份和/或个性的实际程序代码序列、但是包括使机器人能够从另一个源检索所述程序代码序列的信息。例如，如下文中更详细地描述的，该从面部件接收到的数据可以包括面部件标识符，以使机器人能够从该机器人的内部存储器或从与该机器人可通信连接的外部网络设备检索用于对机器人身份和/或个性进行依赖于面部件的适配的程序代码序列。在这两种情况下，机器人被配置为通过使用从面部件自身接收到的数据、基于当前连接至机器人头部的面部件来自动适配其机器人身份和/或机器人个性。

在一个示例性实施例中，所述通信单元包括传感器装置，该传感器装置用于自动识别当前连接至该机器人头部的面部件。面部件的自动识别可以由所述传感器装置通过从面部件的数据载体、优选地无源数据载体检索面部件标识符来实现。在一些实施例中，该传感器装置可以包括rfid读取器，该读取器被配置为从数据载体(处于贴附至面部件上的rfid标签的形式)读取信息、例如所述面部件标识符。接着，机器人可以基于所述面部件标识符来自动识别面部件、并且基于如此识别的面部件来自动适配机器人身份和/或机器人个性。在这个实施例中，该传感器装置因此被配置为对面部件进行基于无线电的识别。在其他实施例中，该传感器装置可以被配置为使用用于识别面部件的其他已知技术、例如面部件的条形码、或一个或多个特征的光学识别。因此，该面部件的数据载体可以是允许机器人自动识别连接至机器人头部上时的面部罩具的任何元件。

因此，在这个实施例中，机器人包括用于自动识别当前连接至机器人头部的面部件的传感器装置，该机器人被配置为基于由该传感器装置识别的面部件来自动适配所述机器人身份和/或所述机器人个性。

如根据上文所理解的，机器人所执行的用于根据当前连接至机器人头部的面部件来适配机器人身份和/或个性的程序代码序列可以被预存储在该机器人的内部存储器中、或被该机器人从外部源来检索，该外部源可以是面部件本身或是与该机器人可通信连接的网络设备，如下文将讨论的。

在一些实施例中，机器人可以包括用于与至少一个网络设备、例如与该机器人经由因特网或另一个网络可通信连接的远程服务器进行通信的连接性。在这种情境下，机器人被配置为使用上述面部件标识符来从所述网络设备检索所述程序代码序列。在被机器人执行时，所检索到的程序代码序列执行机器人身份和/或机器人个性的依赖于面部件的适配。所述至少一个网络设备可以形成上述机器人系统的一部分。这意味着，该机器人系统可以包括至少一个网络设备，该至少一个网络设备被配置为从机器人接收标识当前连接至机器人头部的面部件的面部件标识符、并且将根据该面部件标识符选择的程序代码序列传输至该机器人，该程序代码序列在被该机器人执行时使得根据所述面部件来适配机器人身份和/或机器人个性。

在机器人被配置为从面部件本身检索对机器人身份和/或机器人个性进行依赖于面部件的适配的程序代码序列的实施例中，所述通信单元可以包括数据接收单元，该数据接收单元用于在面部件接近或连接至机器人头部时接收来自该面部件的所述程序代码序列。例如，该数据接收单元可以由所述rfid读取器构成，该读取器被配置为从面部件检索所述程序代码序列，而不是从所述面部件标识符检索，或者除了从所述面部件标识符检索之外，还从面部件检索所述程序代码序列。然而，如果所述程序代码序列包括大量数据，则其他用于从面部件检索程序代码序列的技术可能更适合。例如，面部件可以装配有处于sd卡形式的数据载体，而机器人的数据接收单元包括sd卡读取器。接着，用于在机器人头部与面部件之间建立可拆卸连接的连接接口可以被布置成使得，在该面部件与该机器人头部处于所述可拆卸连接时，面部件的sd卡通信地连接至该机器人的sd卡读取器。

当然，机器人被配置为从面部件仅检索面部件标识符、而同时从网络设备检索用于对机器人身份和/或个性进行依赖于面部件的适配的程序代码序列的实施例的优点在于，面部件或机器人自身都不需要承载大量数据。另一方面，在面部件与机器人头部处于可拆卸连接时直接从该面部件、或从该机器人的内部存储器检索用于对机器人身份和/或个性进行依赖于面部件的适配的程序代码序列的实施例是有利的，因为可以在不需要机器人的网络连接、或甚至不需要机器人的网络连接性的情况下实现机器人身份和/或机器人个性的适配。

机器人可以是投影式机器人，是指该机器人包括投影仪、并且被配置为通过将面部图像投影到构成所述面部件的半透明罩具的投影表面上来实现在该面部件的显示表面上显示该面部图像。优选地，机器人是后投影机器人，是指该机器人被配置为将面部图像投影到所述半透明罩具的背面上，从而允许投影仪从使用者的角度来看被布置在面部件的后方。

在其他实施例中，机器人可以被配置为实现在电子显示单元、例如led或lcd显示器、或光纤显示单元的显示表面上显示面部图像，该电子或光纤显示单元构成可拆卸地可连接至机器人头部的面部件或包含在其中。优选地，该电子或光纤显示单元是3d形状显示单元，机器人被配置为在该显示单元上以与该显示单元的3d形状相适配的3d动画的形式来显示面部图像。

如上所述，基于当前连接至机器人头部的面部件来自动适配机器人身份和/或机器人个性的至少一个特征在此应解释为，该机器人身份和/或机器人个性至少在一定程度上是根据当前连接至机器人头部的面部件自动选择的。在一些实施例中，机器人身份和/或机器人个性可以部分地根据当前连接的面部件来自动选择、并且部分地由机器人的使用者来手动选择。例如，机器人特征的依赖于面部件的自动选择可以是在选择机器人的机器人身份和/或机器人个性的选择过程中的第一自动化选择。所述选择过程可以进一步包括第二选择，即，允许机器人的使用者手动选择该机器人应展现机器人身份和/或机器人个性的哪些特征，该第二选择受限于在所述第一选择中选择的依赖于面部件的特征。以此方式，机器人可以防止使用者选择机器人身份和/或机器人个性的以下特征，这些特征由于一个或另一个原因而被认为不适合与当前附接至机器人头部的面部件一起使用。因此，在这些实施例中，机器人被配置为响应于识别了连接至机器人头部的面部件而执行过滤步骤。该过滤步骤涉及自动过滤与所识别的面部件不相容的机器人特征，包括过滤涉及机器人身份和/或机器人个性的机器人特征。机器人可以进一步被配置为通过允许使用者从过滤后的机器人特征组中选择涉及机器人身份和/或机器人个性的特征，来使得使用者能够选择用于该机器人的身份和/或个性。

上文所描述的选择过程可以例如在将面部件附接至机器人头部之后由机器人开始。当机器人识别了所附接的面部件时，机器人可以被配置为执行依赖于面部件的机器人特征的所述第一自动化选择，如上文所描述的。该机器人接着可以实现向该机器人的使用者呈现图形用户界面，以通过经由所述用户界面来呈现所述第一选择的机器人特征而允许使用者手动地执行所述第二选择。在一些实施例中，该机器人可以被配置为致使所述图形用户界面被呈现在该机器人的外部显示单元上。在其他实施例中，该机器人可以被配置为将与所识别的面部件相关的信息传送至与该机器人通信地连接的网络设备、并且致使所述图形用户界面被呈现在使用者的客户端设备上，该客户端设备运行了访问由该机器人提供给该网络设备的信息的应用。该网络设备可以形成本发明的上述机器人系统的一部分。

上文所描述的对机器人将展现的机器人身份和/或机器人个性的半自动选择过程是有利的，因为确保了机器人身份和/或机器人个性与当前连接至机器人的面部件之间的兼容性和对应性，同时仍允许使用者参与对机器人进行自定义的过程。例如，这可能在以下情境中是有利的：具有3d形状显示表面的面部件连接至机器人头部，并且若干个可获得的面部动画中的一些适合于所连接的面部件。在这种情境下，机器人可以首先执行从可获得的面部动画中依赖于面部件地自动选择适合于所连接的面部件的面部动画(即，具有的面部特征与该面部件的显示表面的3d形状相适配的面部动画)。如此选择的面部动画是第一选择的机器人特征的一部分。接着可以向使用者呈现图形用户界面(仅示出了第一选择的面部动画)，以允许使用者通过选择所述面部动画中哪一个应被机器人显示在面部件的显示表面上来执行所述第二选择。

根据本公开内容的另一个方面，提供了一种被配置为连接至机器人头部的面部件，该面部件包括显示表面，该机器人被配置为在该显示表面上显示描绘所述机器人的面部的面部图像，该面部件被配置为可拆卸地连接至该机器人头部以允许将不同的面部件可拆卸地连接至所述头部，其中，所述面部件包括数据载体，该数据载体存储了面部件标识符，该面部件标识符使得所述机器人能够通过读取所述面部件标识符来识别所述面部件。

根据本公开内容的又一个方面，提供了一种被配置为连接至机器人头部的面部件，该面部件包括显示表面，该机器人被配置为在该显示表面上显示描绘所述机器人的面部的面部图像，该面部件被配置为可拆卸地连接至该机器人头部以允许将不同的面部件可拆卸地连接至所述头部，其中，所述面部件包括数据载体，该数据载体存储了用于基于所述面部件来适配该机器人的机器人身份和/或机器人个性的程序代码序列，该面部件被配置为在该面部件接近或连接至该机器人头部上时将所述程序代码序列传输至该机器人。

根据本公开内容的又一个方面，提供了一种包括机器人以及至少一个如上文所描述的面部件的机器人系统。优选地，该机器人系统包括至少两个相互不同的面部件，以允许该机器人系统的使用者通过用另一个面部件来更换当前连接至该机器人头部的面部件来改变该机器人身份和/或机器人个性的至少一个特征。根据上文所描述的原理，该机器人被配置为响应于面部件从第一面部件改变成第二面部件而自动改变机器人身份和/或机器人个性。具体地，该机器人被配置为响应于所述面部件之间的改变来将描绘该机器人的面部的面部图像从第一面部图像自动地改变成与所述第一面部图像不同的第二面部图像。

该机器人系统可以进一步包括用户界面，以允许使用者将信息输入至机器人，例如，允许机器人识别当前连接至机器人头部的面部件的面部件信息、和/或与上述第二选择的机器人身份和/或机器人个性的使用者所选特征相关的信息。还如上所述，该机器人系统可以进一步包括至少一个网络设备，该至少一个网络设备可以存储可由机器人下载的程序代码序列，以便实现对机器人身份和/或个性的依赖于面部件的适配。该至少一个网络设备可以进一步包括用于在使用者的客户端设备上呈现所述用户界面的功能，例如服务器端应用。所述网络设备可以包括应用服务器、web服务器、数据库服务器、以及数据存储服务器中的一个或多个。

根据本公开内容的又一个方面，提供了一种用于对被配置为至少部分地通过执行计算机可读程序代码来展现机器人身份和/或机器人个性的机器人进行自定义的方法，该机器人包括机器人头部，该机器人头部被配置为连接至面部件，该面部件包括显示表面，该机器人被配置为在该显示表面上显示描绘所述机器人的面部的面部图像，其中，该机器人头部被配置为可拆卸地连接至所述面部件以允许将不同的面部件可拆卸地连接至该机器人头部，该方法包括以下步骤：基于当前连接至该机器人头部的面部件来自动地适配所述机器人身份和/或机器人个性。

该方法可以进一步包括与该机器人系统的各个部件所执行的上文所描述的动作中的任一个或任何组合相对应的额外方法步骤。

该方法是通过执行计算机可读程序代码序列而实施的计算机实施方法。因此，根据本公开内容的又一方面，提供了一种用于对被配置为至少部分地通过执行计算机可读程序代码来展现机器人身份和/或机器人个性的机器人进行自定义的计算机程序，该机器人包括：机器人头部，该机器人头部被配置为连接至面部件，该面部件包括显示表面，该机器人被配置为在该显示表面上显示描绘所述机器人的面部的面部图像，其中，该机器人头部被配置为可拆卸地连接至所述面部件，以允许将不同的面部件可拆卸地连接至该机器人头部，该计算机程序包括计算机可读程序代码，该计算机可读程序代码在被该机器人执行时实现基于当前连接至该机器人头部的面部件来自动适配所述机器人身份和/或机器人个性。

该计算机程序可以进一步包括计算机可读代码，该计算机可读代码在被机器人执行时使机器人执行上述动作中的任一个或任何组合。从对机器人系统的上述描述中清楚的是，该计算机程序可以是存储在机器人的内部存储器中的计算机程序、或者是分布式计算机程序，该分布式计算机程序额外地包括存在于与该机器人可通信连接的一个或多个网络设备中的计算机程序部件。

根据本公开内容的又一个方面，提供了一种包括用于存储上述计算机程序的非易失性存储器、或上述计算机程序部件中的至少一个的计算机程序产品。

如上文简要讨论的，本公开内容的机器人可以有利地用于远程呈现应用。机器人头部准许将不同的面部件可拆卸地连接至其上的能力、以及机器人基于当前连接至机器人头部的面部件来自动适配机器人身份和/或机器人个性的能力对使机器人提供远程呈现功能而言是有利的特征，但并不要求的特征。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于提供远程使用者的远程呈现的远程呈现机器人，该远程使用者与记录所述远程使用者的面部图像的相机、和/或记录所述远程使用者的声音的麦克风设在同一位置。该机器人包括机器人头部，该机器人头部被配置为连接至包括显示表面、优选地3d显示表面的面部件。该机器人被配置为基于该远程使用者的面部图像和/或声音来在所述显示表面上显示描绘该机器人的面部的图像。由此，该机器人可以在所述机器人的位置处提供所述远程使用者的远程呈现。

在一个实施例中，被显示在该面部件的显示表面上的机器人面部图像是远程使用者的图像、优选地是通过由该机器人或与该机器人可通信连接的网络设备处理所记录的该远程使用者的面部图像而产生的该远程使用者的实时或接近实时的图像。典型地，这样的处理涉及去除背景信息、将所记录图像的大小与面部件的显示表面相适配等。

在另一个实施例中，被显示在该面部件的显示表面上的机器人面部图像是模仿所述远程使用者的面部表情的动画面部的图像。动画面部的面部表情可以基于如由所述相机捕获的远程使用者的面部表情来产生、或基于如由所述麦克风记录的远程使用者的声音来产生。该面部动画可以由该机器人或与该机器人通信地连接的网络设备来产生。如上所述，此类面部动画可以通过使用已知的用于检测面部、注视方向、情绪、语音相关面部运动等的技术、根据所记录的图像而生成。该面部动画优选地是3d动画、可以是特别适合在视觉上类似远程使用者的3d动画，或者是远程使用者的形象的3d动画，该形象可以具有与该远程使用者的视觉外观非常不同的视觉外观。

根据上文所描述的机器人，该远程呈现机器人的机器人头部可以被配置为可拆卸地连接至所述面部件，以允许将不同的面部件可拆卸地连接至该机器人头部。

在利用将不同的面部件可拆卸地连接至机器人头部的可能性的一个远程呈现应用中，机器人可以被配置为不仅基于远程使用者的所记录图像和/或所记录声音、还基于当前连接至该机器人头部的面部件来显示机器人面部图像。这提供了上述功能：即，允许使用者(例如，商务会议的管理员)通过将与若干远程会议参与者中的一个相关联的面部件连接至机器人头部来将该机器人容易地配置为“变成”所述远程会议参与者。这个功能可以被称为“选择性远程呈现”，因为机器人被配置为基于当前连接至该机器人头部的面部件来提供多个远程使用者之一的选择性远程呈现。机器人基于当前连接至机器人头部的面部件而自动地选择要在该面部件的显示表面上显示的面部图像的功能还具有以下效果：防止远程使用者的面部被显示在不是针对该特定使用者而设计的面部件的显示表面上。此外，该机器人或与该机器人相连的网络设备可以被配置为将远程使用者的面部图像与当前连接至机器人头部的面部件进行适配。这具有以下效果：将远程使用者的要显示的面部特征与当前连接至机器人头部的面部件的显示表面之间的任何差异最小化。

这意味着，该机器人可以被配置为向多个远程使用者之一提供远程呈现，每个远程使用者与记录该远程使用者的面部图像的相机和/或记录该远程使用者的语音的麦克风设在同一位置。该机器人被配置为基于当前连接至该机器人头部的面部件来选择向哪个远程使用者提供远程呈现，这意味着，该机器人被配置为至少根据当前连接的面部件来选择在该面部件的显示表面上显示的面部图像。优选地，该远程呈现机器人还被配置为输出基于当前连接的面部件而选择的声音。以此方式，该远程呈现机器人变得能够再现根据当前连接至该机器人头部的面部件而选择的多个远程使用者之一的面部表情和语音中的任一个或全部。

在以下对实施例的详细描述中将描述机器人、机器人系统、面部件、方法、计算机程序、以及计算机程序产品的更多有利方面。

附图说明

根据以下详细描述和仅通过展示而给出的附图，将更能全面地理解本发明。在不同的附图中，相同的附图标记对应于相同的元件。

图1展示了根据本公开内容的示例性实施例的机器人、以及可拆卸地可连接至该机器人的头部件上的面部件的侧视图；

图2展示了图1的机器人以及两个不同的面部件，这两个面部件各自与相应的机器人角色相关联；

图3是流程图，展示了所提出的用于对机器人进行自动自定义的例程的原理；

图4是流程图，展示了实施所述用于对机器人进行自动自定义的例程的方式；并且

图5是流程图，展示了实施所述用于对机器人进行自动自定义的例程的替代性方式。

具体实施方式

图1展示了根据本发明的示例性实施例的机器人1的侧视图。机器人1构成了机器人领域内有时被称为机器人头部或说话机器人头部的东西。

机器人1包括形成该机器人的头部3的第一结构零件、形成该机器人的颈部5的第二结构零件、以及形成该机器人的躯干7的第三结构零件。

机器人头部3被配置为可拆卸地连接至面部件9(在下文中被称为面部罩具或简称为罩具)。机器人头部3被配置为可拆卸地连接至面部罩具9上，在此是指，机器人头部和罩具旨在并被配置为彼此牢固但非永久性相连、并且从彼此可释放而不对机器人头部或罩具造成任何损坏。优选地，用于在机器人头部3与面部罩具9之间建立可拆卸连接的连接接口被配置为允许在不使用任何工具的情况下将罩具9从机器人头部3拆卸。

在图1所展示的示例性实施例中，机器人头部3被配置为磁性地连接至面部罩具9上。为此，机器人头部3和罩具9设有极性相反的磁体11a和11b，所述磁体在罩具9接近机器人头部3时致使罩具9与机器人1的头部3可释放地磁性接合。替代性地，机器人头部3与面部罩具9之间的可拆卸连接可以通过夹紧或卡夹连接来实现。例如，机器人头部3可以设有一个或多个夹具，以允许面部罩具9与机器人头部3实现可释放的夹紧接合。在这种情况下，面部件9可以包括结构零件，这些结构零件的尺寸和结构被适配成在面部件9的所述结构零件与机器人头部的夹具处于夹紧接合时与机器人头部3建立牢固但可拆卸的连接。

机器人头部3的磁体11a附接至机器人1的支架(rig)或框架13上。该支架构成机器人1的主结构部件、并且形成用于支撑并且承载机器人1的其他部件的骨架结构。当面部罩具9的磁体11b与机器人头部3的磁体11a磁性接合时，面部罩具9牢固但可拆卸地附接至机器人支架3上。

机器人1是投影式机器人，包括投影仪15、例如袖珍led投影仪，用于在面部罩具9的显示表面上显示描绘机器人1的面部的面部图像。投影仪15位于机器人的颈部5中，并且面部图像通过机器人头部3的背部中的反射镜17被投影到面部罩具9的、构成所述显示表面的背面上。因此，机器人头部3和面部罩具9构成了机器人系统，该机器人系统包括有时被称为背光投影系统的东西，在该背光投影系统中，后投影屏幕由面部罩具9的背面构成。

所投影的面部图像典型地是通过运行安装在机器人1的机载计算机19上的软件动画系统来由该机载计算机控制的面部动画。该面部动画可以是人的面部、动物面部、或虚构角色的面部的2d或3d面部动画。在这个示例性实施例中，该面部动画是拟人的面部(非常类似于人的面部)的3d动画。

面部罩具9是3d半透明罩具，典型地由塑料制成，以允许所投影的面部动画被站在机器人1前方的观看者看到。罩具的设计消除了对嘴唇和眼睛的任何强制曲率设计，以避免投影的动画与罩具的3d形状之间的任何不匹配。

机器人1进一步被配置为展现解剖学上有启示的两个自由度的颈部移动。为此，机器人1包括两个机械伺服器21a、21b，所述机械伺服器被配置为模拟人的头部的解剖学移动。第一伺服器21a是位于机器人的躯干7中的跟踪伺服器，该跟踪伺服器21a被配置为使机器人头部3在水平平面内旋转。第二伺服器21b是位于机器人头部3的上部后端处的倾斜伺服器，以允许机器人头部3进行自然倾斜和点头移动。在示例性实施例中，伺服器21a和21b是dynamixel高扭矩伺服器。伺服器21a、21b连接至机载计算机19，该机载计算机控制这些伺服器并且因此通过安装在该机载计算机上的颈部控制软件来控制机器人1的颈部和头部移动。

机器人1包括形成机器人头部3的覆盖件的颅骨零件22。颅骨22也可以可拆卸地连接至支架13，例如通过磁体，以便容易地运输机器人并且维修被布置在机器人头部内的机器人部件，这些部件至少部分地被所述颅骨覆盖。颅骨9优选地是白色的且由塑料制成。

机器人1进一步包括内置音频系统23以用于输出音频，例如机器人的合成声音。音频系统23可以包括在内部连接至机载计算机19的放大器和至少一个扬声器。内置音频系统的使用可以是可选的。优选地，机载计算机19设有连接接口、例如3.5mm音频连接器端口，以允许通过将外部音频系统经由所述连接接口插入机载计算机19中来将该外部音频系统连接至机器人。

机器人1进一步包括用于承载该机器人的部件的基板25。基板25设有橡胶支脚27或类似物，以确保机器人1稳定地站在下垫表面上。基板25、机载计算机19、音频系统23、跟踪伺服器21a、以及机器人支架13的下部被壳体29(在视觉上类似于机器人的躯干)封闭。壳体29优选地可从基板25上拆卸、或者设有一个或多个开口以容易地取出机载计算机19和被布置在该壳体内的其他部件。

机器人1进一步具备用于经由网络、例如因特网连接至一个或多个网络设备的连接性。例如，机载计算机19可以设有以太网连接接口，以允许以太网线缆插入该计算机中从而允许机器人1与外部网络设备通信并交换信息。机器人1还可以被配置为支持各种硬件部件和外围设备例如经由机载计算机19的usb连接器连接至该机器人。此类外部硬件部件和外围设备可以包括外部监视器、键盘、以及计算机鼠标，但是还可以包括用于对机器人1增加功能的各种传感器。例如，机器人1可以被配置为支持不同图像传感器和麦克风的连接。机器人1可以包含用于面部识别、面部表情识别和手势识别以及面部与身体跟踪的软件、并且被配置为基于连接至机载计算机19的外部图像传感器(比如，记录周围环境的3d图像的深度相机)所记录的图像信息来提供这些功能(技能)中的任一个或所有。同样，该机器人可以包含用于例如声音识别和语音解释的软件、并且被配置为基于外部麦克风所记录的音频信息来提供这些功能中的任一个或所有。图1的虚框示意性地展示了用于将网络线缆和外部硬件设备连接至机器人1的连接接口31。在其他实施例(未示出)中，机器人1可以包括一个或多个集成图像传感器和麦克风，以提供上述功能中的任一个或所有。

机器人1被配置为展现机器人身份和机器人个性，机器人身份和机器人个性至少在一定程度上是由在机载计算机19上运行的软件所管控的。这意味着，机器人1可以通过执行存储在或可下载到机载计算机19的不同程序代码序列来选择要展现哪个身份和/或哪种个性。

上文所描述的投影到面部罩具9的显示表面上的面部动画是形成在此被称为机器人身份的一部分的受软件控制的机器人特征。形成机器人身份的一部分的另一个受软件控制的机器人特征是机器人的声音，该声音是由内置音频系统23输出或者连接至机器人1的机载计算机19的外部音频系统输出。

机器人1的行为是形成在此被称为机器人个性的一部分的受软件控制的机器人特征。机器人1的行为包括：机器人1的社交行为，即，机器人与人或其他自动化机器交互的方式；以及机器人的移动模式，即，机器人移动动画面部的眼睛和该机器人的头部3的方式。机器人1的行为还包括机器人的技能，包括其交互技能、其知识库、以及其提供问题的答案的能力。

根据本发明的原理，机器人1被配置为基于当前连接至机器人头部3的面部件或罩具9来自动适配机器人身份和/或机器人个性，这是指，机器人1被配置为通过执行根据当前连接至机器人头部3的面部罩具而自动选择的程序代码序列来适配所述机器人身份和/或机器人个性。

为此，机器人1可以包括通信单元33，以用于接收来自当前连接至机器人头部3的面部罩具9的数据。该从面部罩具接收到的数据可以被机器人1用来实现对机器人身份和/或个性的依赖于所述面部罩具的适配。

在这个示例性实施例中，通信单元33包括用于自动识别面部罩具9的传感器装置。该传感器装置是射频识别(rfid)读取器，该读取器被配置为与处于贴附至面部罩具9上的rfid标签形式的数据载体35进行无线通信。该rfid读取器连接至机载计算机19、并且被配置为接收来自数据载体35的信息，以允许机器人1在面部罩具9连接至或接近机器人头部3时自动识别该面部罩具。

由rfid读取器从rfid标签35读取的数据可以是面部件标识号，在下文中被称为“罩具id”。机载计算机19使用罩具id来识别一个或多个程序代码序列，该一个或多个程序代码序列在被机载计算机19运行时致使机器人1展现某个机器人身份和/或某种机器人个性，该机器人身份和/或机器人个性因此是基于由传感器装置33所识别的面部罩具9而自动选择的。

例如，机载计算机19可以存储查找表，该查找表包括多个罩具id，其中每个罩具id与具有某个机器人身份和/或机器人个性(例如，某个面部动画、某个声音、某个行为、和/或某组技能)的某个机器人角色相关联。当rfid读取器读取新的罩具id时，机载计算机19执行程序代码序列，以致使机器人1展现与所述查找表中的该罩具id相关联的机器人身份和/或机器人个性。该查找表和致使机器人根据当前连接的面部罩具来展现不同的机器人身份和/或不同的机器人个性的程序代码序列可以存储在机载计算机19的内部存储器37中，来自该内部存储器的程序代码序列可以被机载计算机19的处理器39执行。

机器人1的依赖于面部件的自动适配允许机器人的使用者简单地通过改变该机器人的面部罩具来完全改变机器人1的角色。因此，设想了，可以对使用者提供根据本公开内容的机器人系统，该机器人系统包括如上文所描述的机器人、以及与不同的机器人角色相关联的至少两个相互不同的面部件，以允许使用者通过将当前连接至机器人头部的面部罩具更换成另一个面部罩具来在所述机器人角色之间切换。

当然，为了在面部罩具9a和9b中的一个附接至机器人头部3上时让机器人1知晓要变成哪个机器人角色，首先需要建立每个面部罩具与对应的机器人角色之间的关联性。创建机器人角色(即，对面部动画、声音、行为以及技能进行编程)和向特定面部罩具指派特定机器人角色(即，在面部罩具附接至机器人1上时在该面部罩具与要呈现的机器人角色之间创建关联性)可以在将机器人系统交付给使用者之前进行、和/或由使用者自己进行。优选地但不必要地，在将机器人系统交付至使用者后，随着机器人系统交付的每个面部罩具是与当该面部罩具连接至机器人头部3上时被呈现给使用者的机器人角色相关联的。然而，该机器人系统可以有利地包括软件开发套件，以允许使用者改变或添加机器人角色、并且将这些机器人角色与其选择的面部罩具关联。以此方式，使用者可以创建具有期望的面部动画、声音、行为以及一组技能的机器人角色、并且将这些机器人角色与某个面部罩具关联，每当所述面部罩具连接至机器人1上时，该面部罩具都将演绎如此创建的机器人角色。优选地，该机器人系统进一步包括软件应用，例如在线市场，以允许使用者上传机器人角色，每个机器人角色是针对与特定面部罩具、或潜在地两个或多个具有相似设计的面部罩具一起使用而开发和既定的。以此方式，具有对应面部罩具的其他使用者可以下载旨在用于该面部罩具并且与之特别适配的由其他使用者创建的机器人角色。

图2展示了机器人系统，该机器人系统包括机器人1、与第一机器人角色相关联的第一面部罩具9a、以及与第二机器人角色相关联的第二面部罩具9b。

在一个示例性情境下，面部罩具9a、9b中的一个可以与具有男性面部和声音的男性机器人角色(即，男性机器人身份)相关联，而另一个面部罩具可以与具有女性面部和声音的女性机器人角色(即，女性机器人身份)相关联。

在另一个示例性情境下，面部罩具9a、9b中的一个可以与具有成人面部和声音的成人机器人角色相关联，而另一个面部罩具可以与具有类似婴儿的面部和声音的类似婴儿的机器人角色相关联。当然，成人机器人角色还可以被预编程以展现成人典型拥有的成人类型的行为和技能，即，以展现成人机器人个性。同样，类似婴儿的机器人角色可以被预编程以展现类似婴儿的行为和技能、或婴儿所缺乏的典型的技能，即，以展现类似婴儿的机器人个性。

在机器人系统用于教育或娱乐的又一个示例性情境下，该系统的每个面部罩具9a、9b可以与历史人物(例如，阿尔伯特爱因斯坦、拿破仑、威廉莎士比亚、或亚里士多德)相关联。通过将与例如阿尔伯特爱因斯坦相关联的面部罩具连接至机器人头部3，机器人1将通过显示描绘阿尔伯特爱因斯坦的面部图像、用类似阿尔伯特爱因斯坦的声音说话、表现得像阿尔伯特爱因斯坦、能够回答阿尔伯特爱因斯坦感兴趣的问题等等，而自动“变成”阿尔伯特爱因斯坦。

在机器人用于在例如商务会议期间提供远程会议参与者的远程呈现的又一示例性情境下，每个面部罩具9a、9b可以与没有物理地出席该会议的远程会议参与者相关联。然后，会议管理员可以将与远程会议参与者相关联的面部罩具附接至机器人头部3，由此机器人1将通过在面部罩具9a、9b的显示表面上自动显示描绘或表示所述参与者的面部图像来“变成”所述远程会议参与者。例如，机器人1可以被配置为将所述远程会议参与者的面部的实时或接近实时的视频作为所述面部图像来显示，该视频可以由该远程会议参与者设在同一位置的视频摄像机拍摄。替代性地，该机器人可以被配置为将所述远程会议参与者的面部动画(优选地，3d面部动画)作为所述面部图像来显示，使所述面部动画模仿远程会议参与者的面部表情。这可以由机器人1或与该机器人通信地连接的网络设备通过使用已知的用于检测面部、注视方向、情绪、语音相关面部移动等的技术来对该远程会议参与者的面部的所述视频进行图像处理而实现。优选地，在这种远程呈现情境下，机器人1还被配置为输出或再现远程会议参与者的语音，该语音可以由与该远程会议参与者设在同一位置的麦克风记录。

在又一个示例性情境下，面部罩具9a、9b可以与机器人1的不同技能或技能组相关联。例如，每个面部罩具9a、9b可以与以下技能中的任一个或任何组合相关联：提供远程人的远程呈现、歌唱、以及讲故事。接着，机器人1可以被配置为基于当前连接至机器人头部的面部件来适配其技能。机器人1可以例如被配置为取决于当前连接至机器人头部3的面部罩具来运行不同的应用(“app”)。因此，通过将“远程呈现面部件”连接至机器人头部3，使用者可以触发机器人1来运行远程呈现应用，并且通过将“唱歌的面部件”连接至机器人头部3，使用者可以触发该机器人运行使该机器人唱歌的应用，等。

现在将参照图3和图4来描述根据本公开内容原理的用于对机器人1进行自定义的方法。同时将参照图1和2中所展示的机器人系统的部件。

对机器人1进行自定义的方法是由机器人1执行的计算机实施方法，该机器人能够同与机器人1可通信连接的一个或多个网络设备协作。除非另外说明，否则，由机器人1执行的方法步骤是通过处理器39执行存储在机载计算机19的存储器37中的计算机程序来执行。

图3是流程图，展示了所提出的用于对机器人1进行自定义的例程的原理。

在第一步骤a1中，在机器人头部3与面部罩具9之间建立可拆卸的连接。当然，这个步骤不是通过执行计算机程序来执行的。而是，机器人1通过连接接口(例如，由如图1和2所示的磁体11a形成的磁性接口)建立与面部件9的可拆卸连接以实现机器人头部3与面部罩具9的牢固但可拆卸的连接。

在第二步骤a2中，机器人1基于当前连接至机器人头部3的面部罩具9来自动地适配机器人身份和/或个性。

图4是流程图，展示了实施图3所示的所提出的用于对机器人1进行自定义的例程的原理的方式。

在对应于图3中的步骤a1的第一步骤b1中，机器人与面部罩具9建立可拆卸的连接。

在第二步骤b2中，直接从面部罩具9接收程序代码，该程序代码在被机器人执行时致使该机器人展现出某个机器人身份和/或机器人个性。如上所述，程序代码可以被机器人1的数据接收单元接收，例如，包含在通信单元33中的处于sd卡读取器形式的数据接收单元。

在第三步骤b3中，通过执行在步骤b2中检索的程序代码，根据或至少基于当前连接至机器人头部3的面部罩具9来适配机器人身份和/或个性。

图5是流程图，展示了实施图3所示的所提出的用于对机器人1进行自定义的例程的原理的替代性方式。

在对应于图3中的步骤a1的第一步骤c1中，机器人与面部罩具9建立可拆卸的连接。

在第二步骤c2中，机器人1获得罩具id，罩具id为当前连接至机器人头部3的面部罩具9的标识符。罩具id可以由机器人的传感器装置(例如，rfid读取器)从面部罩具9的数据载体获得(步骤c2i)、或者经由机器人系统的用户界面通过机器人1的使用者的手动输入罩具id而获得(步骤c2ii)。

在第三步骤c3中，机器人使用在步骤c2中获得的罩具id来检索以下程序代码：该程序代码在被机器人执行时致使机器人展现某个机器人身份和/或机器人个性。可以从机器人的内部存储器37(步骤c3i)或从机器人1可通信连接的外部网络设备检索该程序代码(步骤c3ii)。

在第四步骤c4中，通过执行在步骤c3中检索的程序代码，根据或至少基于当前连接至机器人头部3的面部罩具9来适配机器人身份和/或个性。