机器人视觉驱动的画眉系统

获奖等级：入围奖

设计者：蒋怡云，程伟，沈徐杭

指导教师：陈琢，刘艳

浙江大学城市学院信电学院，杭州，310015

本项目研发了一种基于机器人视觉的画眉机器人系统（图97）。以丹麦优傲6自由度机械臂UR3和双目视觉系统为基础，完成了双目机械臂为固定位置人脸进行画眉的功能。项目研究内容包括：①视觉系统的标定，包括双视觉系统的标定和手眼关系的标定；②图像处理，获取眉毛的像素坐标；③基于视觉的机械臂控制，实现眉型描画。(www.xing528.com)

本项目团队由浙江大学城市学院信电分院自动化专业和外语分院日语专业同学组成。自动化专业同学对机器人系统具有研究基础，指导教师所在实验室也拥有所需的6自由度机械臂和双目视觉系统可供使用。日语专业的女同学能够提供机器人与画眉化妆术的视点切入及相关知识。因此，此项目是跨学科、跨专业的研究，具有独特的创新性。

由于女性地位和生活方式的改变，面部化妆在女性的生活中变得越来越重要。面部中眉毛虽然面积不大，但却是化妆步骤中最基础的一部分，也是考验妆容的一部分，并不是简简单单的画几笔就可以的。2014年，肖乐等发明了一种化妆服务机器人，包括分别与数据处理模块单独相连且双向数据传输的同步驱动轮足、人机对讲系统、化妆器机械手、3D视觉系统。该系统需要控制机器人轮足的移动，还需要控制人机对讲系统，复杂性较高，控制难度较大。2016年，奥地利维也纳设计师发明化妆机器人，这款机器由口红轴轮、眼线膏涂抹器和挡光板三部分构成，每个设备都配有下巴支撑器，方便测试者摆放好面部位置。在化妆前使用者只需设计好机器的框架结构，并调整好两面镜子的位置即可。但是实际使用时，由于机器人动作粗糙，使用者的前额、眼睑和鼻梁附近都会留下化妆墨，而且由于机器不能按照每个女性的唇形涂抹口红，所以使用者的嘴唇和下巴处也会残留一些化妆品污渍。

综上所述，通过文献调研发现，国内外对化妆机器人的研究较少且已有的设计并没有显示出很好的眉毛化妆效果。针对这种情况以及已有系统中存在的问题，本项目以丹麦优傲6自由度机械臂UR3和双目视觉系统为基础，设计了一款以UR3为中心，具有机器人视觉平台，能实现眉毛图像采集、处理和基于视觉的画眉功能的固定的画眉机器人。

图97　基于机器人视觉的画眉机器人系统