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。
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
目 录
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
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