Muecas: a multi-sensor robotic head for affective human robot interaction and imitation

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Muecas: a multi-sensor robotic head for affective human robot interaction and imitation

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dc.contributor.author Cid Burgos, Felipe Andrés
dc.contributor.author Moreno del Pozo, José
dc.contributor.author Bustos García de Castro, Pablo
dc.contributor.author Núñez de Trujillo, Pedro Miguel
dc.date.accessioned 2018-10-26T11:53:21Z
dc.date.available 2018-10-26T11:53:21Z
dc.date.issued 2014
dc.identifier.issn 1424-8220
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10662/8098
dc.description.abstract Este artículo presenta una cabeza robótica humanoide multi-sensor para la interacción del robot humano. El diseño de la cabeza robótica, Muecas, se basa en la investigación en curso sobre los mecanismos de percepción e imitación de las expresiones y emociones humanas. Estos mecanismos permiten la interacción directa entre el robot y su compañero humano a través de las diferentes modalidades del lenguaje natural: habla, lenguaje corporal y expresiones faciales. La cabeza robótica tiene 12 grados de libertad, en una configuración de tipo humano, incluyendo ojos, cejas, boca y cuello, y ha sido diseñada y construida totalmente por IADeX (Ingeniería, Automatización y Diseño de Extremadura) y RoboLab. Se proporciona una descripción detallada de su cinemática junto con el diseño de los controladores más complejos. Muecas puede ser controlado directamente por FACS (Sistema de Codificación de Acción Facial), el estándar de facto para reconocimiento y síntesis de expresión facial. Esta característica facilita su uso por parte de plataformas de terceros y fomenta el desarrollo de la imitación y de los sistemas basados en objetivos. Los sistemas de imitación aprenden del usuario, mientras que los basados en objetivos utilizan técnicas de planificación para conducir al usuario hacia un estado final deseado. Para mostrar la flexibilidad y fiabilidad de la cabeza robótica, se presenta una arquitectura de software capaz de detectar, reconocer, clasificar y generar expresiones faciales en tiempo real utilizando FACS. Este sistema se ha implementado utilizando la estructura robótica, RoboComp, que proporciona acceso independiente al hardware a los sensores en la cabeza. Finalmente, se presentan resultados experimentales que muestran el funcionamiento en tiempo real de todo el sistema, incluyendo el reconocimiento y la imitación de las expresiones faciales humanas. es_ES
dc.description.abstract This paper presents a multi-sensor humanoid robotic head for human robot interaction. The design of the robotic head, Muecas, is based on ongoing research on the mechanisms of perception and imitation of human expressions and emotions. These mechanisms allow direct interaction between the robot and its human companion through the different natural language modalities: speech, body language and facial expressions. The robotic head has 12 degrees of freedom, in a human-like configuration, including eyes, eyebrows, mouth and neck, and has been designed and built entirely by IADeX (Engineering, Automation and Design of Extremadura) and RoboLab. A detailed description of its kinematics is provided along with the design of the most complex controllers. Muecas can be directly controlled by FACS (Facial Action Coding System), the de facto standard for facial expression recognition and synthesis. This feature facilitates its use by third party platforms and encourages the development of imitation and of goal-based systems. Imitation systems learn from the user, while goal-based ones use planning techniques to drive the user towards a final desired state. To show the flexibility and reliability of the robotic head, the paper presents a software architecture that is able to detect, recognize, classify and generate facial expressions in real time using FACS. This system has been implemented using the robotics framework, RoboComp, which provides hardware-independent access to the sensors in the head. Finally, the paper presents experimental results showing the real-time functioning of the whole system, including recognition and imitation of human facial expressions. es_ES
dc.description.sponsorship Trabajo financiado por: Ministerio de Ciencia e Innovación. Proyecto TIN2012-38079-C03-1 Gobierno de Extremadura. Proyecto GR10144 es_ES
dc.format.extent 27 p. es_ES
dc.language.iso eng es_ES
dc.publisher MDPI es_ES
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España *
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/ *
dc.subject Interacción robot humano es_ES
dc.subject Cabeza robótica es_ES
dc.subject Imitación es_ES
dc.subject Human robot interaction es_ES
dc.subject Robotic head es_ES
dc.subject Imitation es_ES
dc.title Muecas: a multi-sensor robotic head for affective human robot interaction and imitation es_ES
dc.type article es_ES
dc.description.version peerReviewed es_ES
dc.rights.accessRights openAccess es_ES
dc.subject.unesco 1203.04 Inteligencia Artificial es_ES
dc.subject.unesco 3311.14 Servomecanismos es_ES
dc.identifier.bibliographicCitation Cid Burgos, F. A.; Moreno del Pozo, J.; Bustos García de Castro, P. y Núñez de Trujillo, P. M. (2014). Muecas: a multi-sensor robotic head for affective human robot interaction and imitation. Sensors, 14, 5, 7711-7737. ISSN 1424-8220 es_ES
dc.type.version publishedVersion es_ES
dc.contributor.affiliation Universidad de Extremadura. Departamento de Ingeniería de Sistemas Informáticos y Telemáticos es_ES
dc.contributor.affiliation Universidad de Extremadura. Departamento de Tecnología de los Computadores y de las Comunicaciones es_ES
dc.relation.publisherversion http://www.mdpi.com/1424-8220/14/5/7711/htm es_ES
dc.identifier.doi 10.3390/s140507711
dc.identifier.publicationtitle Sensors es_ES
dc.identifier.publicationissue 5 es_ES
dc.identifier.publicationfirstpage 7711 es_ES
dc.identifier.publicationlastpage 7737 es_ES
dc.identifier.publicationvolume 14 es_ES


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