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보고서 상세정보

로봇의 표정구현을 위한 메커니즘 및 립싱크

  • 사업명

    21세기 프론티어 기술개발사업

  • 과제명

    로봇의 표정구현을 위한 메커니즘 및 립싱크

  • 주관연구기관

    한국과학기술연구원
    Korea Institute Of Science and Technology

  • 연구책임자

    김승종

  • 참여연구자

    황요하   이종민   오경균   장명수   김우연   정찬열   유원효  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-05

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    지식경제부

  • 사업 관리 기관

    한국산업기술평가원

  • 등록번호

    TRKO200900074393

  • 과제고유번호

    1415091426

  • 키워드

    얼굴 로봇.감정 표현.실시간 자동 생성.립싱크.시선 추종 제어.시선 안정화.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    1. 단계최종목표
    $\cdot$ 3D animation character와 비슷한 수준의 자연스런 표정구현과 눈맞춤, 시선추종 및 립싱크가 가능한, 노인에게 친근감을 주는 마스코트형 얼굴로봇 개발
    2....

    1. 단계최종목표
    $\cdot$ 3D animation character와 비슷한 수준의 자연스런 표정구현과 눈맞춤, 시선추종 및 립싱크가 가능한, 노인에게 친근감을 주는 마스코트형 얼굴로봇 개발
    2. 개발내용 및 결과
    $\cdot$ 얼굴 로봇 2차 플랫폼 개발(목표 달성률(100%)
    - 입술에 대한 의료용 연질 실리콘 재질(경고10) 사용 및 개선된 형상 설계 적용으로 인한 립싱크 성능 개선(한글모음 7가지/표정입모양5가지 표현 가능)
    - 웹캠 및 오픈 소스를 이용한 색상/패턴 인식 동시 기반의 얼굴 추적 비전 모듈 삽입
    $\cdot$ 얼굴 로봇 3차 플랫폼 개발(목표 달성률(100%)
    - 표정을 통한 감정 해독방법의 역적용을 통한 정형화 된 얼굴 로봇 설계 방법론 확립 및 감정표현 최적화 H/W 설계 제작
    - 인간의 얼굴 구동 요소와 동일/유사한 수준의 동작 범위 및 속도 구현
    - 구동부의 모듈화를 통한 구동 안정성 및 신뢰성 확보와 구동부의 경량화 및 간소화 구현
    $\cdot$ 감정 표현을 위한 실시간 자동 표정 생성 프로세스 구현
    - 외부 자극에 따라 로봇의 감정과 성격을 형성하고, 그에 따라 실시간으로 다양한 표정 및 제스처 생성
    - No-Task상황에서 외부 환경변화에 지속적으로 반응하여 대응하는 Reactive Behavior 구현을 위한 DB 구축
    - 감정 표현의 다양화를 위해 제스처, 립싱크를 이용한 표정 구현
    $\cdot$ 인간과의 눈 맞춤 및 시선 추종 제어기술 개발
    - 시선 추종 제어 알고리즘 개발(각속도/속도 피드백)및 실험적 검증 통한 시선 안정화 알고리즘 개발 (시선 안정화 성능: $120^{\circ}/sec$, 1Hz의 안구 회전각 외란에 대하여 시선 각 속도는 ${\pm}2^{\circ}/sec$ 이내, 최대 회전속도 $1800^{\circ}/sec$ 이상)
    3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
    $\cdot$ 다양한 얼굴 표정이 가능한 얼굴 로봇의 친근하고 똑똑한 이미지 창출로 로봇시장에서 고부가가치화 창출
    $\cdot$ 다양하고 실시간적인 표정을 로봇이 자동으로 생성하여 서비스 로봇에 대한 친근감 및 다양성을 높임으로써, 향후 서비스 로봇 시장에서의 시장 경쟁력 확보가 가능하며, 서비스 로봇시장에서 그 효과가 지대할 것으로 예상됨.
    $\cdot$ 구기 운동을 하거나 이동 중 pick & place를 하는 기능뿐 만 아니라 뛰면서 영상을 획득하는 것도 가능해짐으로써 안정된 영상 획득을 필요로 하는 이동형 방송매체 등에서도 활용 가능.
    4. 적용분야
    $\cdot$ 노인 생활지원 로봇 이외에도 각종 안내, 의료, 복지 로봇에 활용.
    $\cdot$ 3D 아바타를 통한 감정 표현 및 립싱크 구현 기술은 다가오는 유비쿼터스 시대에 S/W robot 또는 유비쿼터스 에이전트로서 IT 분야에서 활용.
    $\cdot$ 시선 추종 제어 기술 활용을 통한 원격 화상 회의용 추적 카메라 모듈 활용.


  • 목차(Contents) 

    1. 제 1 장 서론 ... 8
    2. 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 8
    3. 1. 기술적 측면 ... 8
    4. 2. 경제.산업적 측면 ... 8
    5. 3. 사회.문화적 측면 ... 9
    6. 제 2 절 기존 연구 사례 및 현황 ... 10
    7. 1. 로봇 얼굴 감정 표현 관...
    1. 제 1 장 서론 ... 8
    2. 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 8
    3. 1. 기술적 측면 ... 8
    4. 2. 경제.산업적 측면 ... 8
    5. 3. 사회.문화적 측면 ... 9
    6. 제 2 절 기존 연구 사례 및 현황 ... 10
    7. 1. 로봇 얼굴 감정 표현 관련 분야 ... 10
    8. 2. 얼굴 표정 모델링 및 애니메이션 분야 ... 22
    9. 3. 소형 엑추에이터 분야 ... 24
    10. 4. 립싱크 분야 ... 27
    11. 5. 안구 구동 및 시선제어, 시선 안정화 분야 ... 28
    12. 6. 현기술상태의 취약성 ... 28
    13. 7. 앞으로의 전망 ... 29
    14. 제 3 절 연구목표 및 연차별 추진전략 ... 30
    15. 1. 최종목표 ... 30
    16. 2. 2단계 세부 목표 ... 30
    17. 3. 2단계 연차별 연구개발 목표 ... 30
    18. 4. 연차별 추진전략 ... 31
    19. 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 36
    20. 제 1 절 1차년도 기술개발 내용 및 방법 ... 36
    21. 1. 로봇 얼굴 감정 표현 및 하드웨어 분야 ... 36
    22. 2. 다자유도 소형 엑츄에이터 분야 ... 42
    23. 3. 시선 추종 및 눈맞춤 분야 ... 45
    24. 4. 인간과 상호 작용이 가능한 3D 아바타 분야 ... 48
    25. 제 2 절 2차년도 기술개발 내용 및 방법 ... 51
    26. 1. 로봇 얼굴 감정 표현 및 하드웨어 분야 ... 51
    27. 2. 로봇 감정 및 표현 자동생성 분야 ... 60
    28. 3. 시선추종 및 눈맞춤 분야 ... 65
    29. 4. 인간과 상호작용이 가능한 3D아바타 분야 ... 68
    30. 제 3 절 3차년도 기술개발 내용 및 방법 ... 70
    31. 1. 로봇 얼굴 감정 표현 및 하드웨어 분야 ... 70
    32. 2. 로봇 감정 및 표현 자동생성 분야 ... 76
    33. 3. 시선추종 및 눈맞춤 분야 ... 86
    34. 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 88
    35. 제 1 절 연구개발 결과 ... 88
    36. 1. 2단계 연차별 연구개발 목표 및 달성내용 ... 88
    37. 2. 연구성과 ... 90
    38. 제 2 절 연구개발 성과물 ... 94
    39. 1. 논문발표 ... 94
    40. 2. 산업재산권 ... 95
    41. 3. 전시회 참가 ... 95
    42. 4. 연구개발성과의 실용화 전망 ... 96
    43. 5. 연구개발을 통하여 파생된 성과 ... 97
    44. 제 3 절 향후 계획 ... 99
    45. 1. 향후 연구개발의 최종목표 ... 99
    46. 2. 향후 연구 내용 ... 99
    47. 참고 문헌 ... 100
  • 참고문헌

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