题目：宠物机器人的结构与控制

机器人，尤其是充当人类玩伴的宠物机器人，应该同时拥有符合人类审美需求的形态，以及能够实现与人交互的功能。这类宠物机器人，不仅具备一定的智商，能够完成指定动作并发出表达情绪的声音，更可以像真正的宠物一样，和人类培养感情，并用肢体语言和面部表情来表达相应的情感。这样，具有宠物外形、作为情感交流和慰藉功能的机器人就孕育而生了。 本课题作为情绪交流型宠物机器人的研究设计与制作，其以幼龄熊猫为原型，结合动物的形态学、行为学和解剖学，并基于人类心理学和审美学的角度，确定了该熊猫机器人大致的尺寸范围和五官比例。由于熊猫机器人的头部较小，在有限的空间内不仅要安放机械组件，还要放置传感器，因此，采用模块化的思想，设计了眼睛机构、下颚机构、颈部机构和前肢机构，并进行了机构运动仿真、CAE分析及改进。 控制系统是基于ARM7的控制器，开发了姿态、听觉、触觉、接近觉等多种传感器，并使用了语音模块。主控器通过采集传感器的信号，并经过模糊运算处理，驱动执行机构完成相应的动作，从而实现机器人情感的交流与情绪的表达。本系统把交互时所产生的情感状态与机器人面部和肢体结构有效地连接起来，不仅定性和定量地描述了从情感强度到各特征点位移之间的关系，而且还考虑了混合情感状态时表情的产生。使用模糊运算，可以在一定程度上模拟生物从感觉到外界的刺激而得到情感，再从情感产生表情及动作这个复杂的过程。 综上所述，本课题是横跨生物学、心理学、工业设计学、机械学、控制学等多学科的一个研究，也是一种尝试。最终开发成具有产品外观的宠物熊猫，在一定程度上，能够实现和人类的情感交流。