1 引言

在现代社会中，由于在异地生活缺乏归属感、老龄人口的陪护压力大、独居生活带来的孤独感等，人们对情感陪伴的需求越来越强烈，情感机器人具有独特的优势，这种优势正是人们迫切需要的^[1]。市面上很多情感机器人基于宠物的外观，情感宠物机器人与真实宠物相比，人们可以不用照顾它的衣食住行，不用担心病菌毛发带来的困扰，还可以模仿真实宠物的体态、姿态行为甚至表情，而且可以像真实宠物一样具有情感，读懂用户的心理。情感宠物机器人具有卫生、安全、趣味十足等优点，有益主人的身心健康，可缓解寂寞，为主人带来情感的慰藉和实际的陪伴^[2]。除此以外，情感宠物机器人也有很高的医疗治愈价值，可以缓解甚至治疗阿尔茨海默症、抑郁症和自闭症等心理疾病，有着广阔的市场前景^[3]。

日本索尼公司在2018年1月推出了新一代人工智能情感宠物狗AIBO^[4]，它能够听懂并执行用户的指令，情感宠物狗 AIBO 机器人，与之前设计的相比，外观更可爱，自由度增加为22个，可以做出更加灵活逼真的行为^[5]。近年来，亚洲许多地区引入了日本研发的以触觉为主，用以慰藉主人心灵的海豹情感机器人PARO。海豹情感机器人PARO用来陪伴失智症患者，并起到治疗作用，以唤醒用户过去饲养宠物或者养育子女的记忆^[6]。日本企业Groove X推出了一款名为Lovot的情感伴侣机器人^[7]，其外形酷似俄罗斯套娃，身上大概有50个传感器，热成像相机可以帮助 Lovot 扫描整个房间并找到主人，它被抱着的时候会发出和人体差不多的热量，用户能够感到温暖，不再是抱着冷冰冰的机器。情感机器人的市场在逐年扩大，它凭借独特的情感价值，成为机器人消费市场的又一敲门砖^[8]。

情感机器人通过对抚摸动作的情感解析，可克服传统视觉系统的不足。情感机器人装载有良好的摄像设备，并引用视觉系统来大大提高主控芯片的性能，通过其视觉系统拍摄人的面部表情来分析人的情感。同时，采集的图像受光线等环境因素的影响较大，如果用户需要在夜间或光线不好的情况下使用情感机器人，则其视觉系统的发挥会很不好。除此之外，用户抱着机器人的动作也不相同，无法保证机器人上的摄像设备一定会拍摄到人脸。目前情感宠物猫机器人或情感宠物狗机器人的外观设计均模拟动物宠物的外形特征^[11]，其肢体设计关注结构的自由度数量而忽略了人们对怀抱宠物的需求。本文中的情感机器人外观为抱枕形式，并用棉绒材料包裹，人们可以很轻松地将其抱在怀中，以达到更好地安慰心理的效果。

本文设计并制作了一种供人抚摸的、外观类似抱枕的、具有动作解析功能的情感交互机器人，它通过由尾部舵机模块、语音识别模块和发声模块对人的抚摸动作进行反馈，从而实现人机交互，达到调节情绪的效果。