“72变”不再是梦！中国科学家研发出动态变脸面

跳舞机器人、巡逻机器狗……2025年开年，各式各样的“机器人”展现出越来越强的科技硬实力。随着生成式人工智能取得突破性发展，机器人能够完成的工作已经突破了科幻小说的想象，承担陪伴、护理、家务等复杂工作的人形机器人，距离走进千家万户更近了(le)一(yī)步(bù)。

类(lèi)似(shì)于(yú)电(diàn)影(yǐng)场(chǎng)景(jǐng)中(zhōng)的(de)变(biàn)脸(liǎn)

但(dàn)是(shì)，你(nǐ)有(yǒu)想(xiǎng)过(guò)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)脸(liǎn)长(zhǎng)什(shén)么(me)样(yàng)吗(ma)？

浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué)机(jī)械(xiè)工(gōng)程(chéng)学(xué)院(yuàn)邹(zōu)俊(jùn)教(jiào)授(shòu)课(kè)题(tí)组(zǔ)，近(jìn)期(qī)研(yán)制(zhì)出(chū)一(yī)种(zhǒng)可(kě)穿(chuān)戴(dài)的(de)变(biàn)脸(liǎn)面(miàn)具(jù)，实(shí)现(xiàn)了(le)一(yī)张(zhāng)面(miàn)具(jù)在(zài)多(duō)个(gè)相(xiāng)貌(mào)之(zhī)间(jiān)的(de)无(wú)痕(hén)切(qiè)换(huàn)，为(wèi)人(rén)类和机器人的面部变装和面部表达提供了全新思路。

柔性面具的制造过程。浙江大学 供图

一切为了“人”

放眼中国社会，老龄人口不断增加、护理人员供不应求的困境日益严峻。家用人形机器人是产业发展大势。

邹俊课题组聚焦于流体动力柔性驱动的前沿探索研究。随着大团队对人形机器人研究的不断深入，课题组思考如何突破应用的困局，将前沿技术转化为实际价值。

机器人的“刚”与柔性元件的“软”，刚柔并济又会碰撞出什么样的火花？

“人与人沟通时，面部表情是表达真情实感的重要途径，在传递人物内心思想方面有着举足轻重的作用(yòng)。”邹(zōu)俊(jùn)说(shuō)，生(shēng)动(dòng)的(de)面(miàn)部(bù)表(biǎo)情(qíng)在(zài)人(rén)形机器人研究领域是个有意思的方向，这吸引他们开启“人格化”机器人探索(suǒ)的(de)新(xīn)篇(piān)章(zhāng)。

经(jīng)过(guò)多(duō)年(nián)的(de)研(yán)究(jiū)，课(kè)题(tí)组(zǔ)于(yú)2022年(nián)研(yán)发(fā)出(chū)了(le)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)表(biǎo)情(qíng)系(xì)统(tǒng)“ZJ-Face”。该(gāi)项(xiàng)技(jì)术(shù)可(kě)实(shí)现(xiàn)让(ràng)机(jī)器(qì)人(rén)通(tōng)过(guò)眨(zhǎ)眼(yǎn)、皱(zhòu)眉(méi)、微(wēi)笑(xiào)、张(zhāng)嘴(zuǐ)的(de)丰(fēng)富(fù)动(dòng)作(zuò)，来(lái)表(biǎo)达(dá)惊(jīng)讶(yà)、难过、喜悦等多种人类的情绪。

团队早在2019年就开始思考，这个技术可以应用在人身上吗？古有孙悟空“72变”，今朝我们是否也能够拥有科技“动态变脸”？

“研究最初的难点在于做出像‘人脸’的面具。”邹俊笑着说，最初的几代面具，面部系统都无法识别出它是“人”。机械工程背景的研究人员没有想到，制作出兼具实感和美感的面具成了第一道“拦路虎”。

“0到1确实是很难的，不懂就去学。”在没有前人经验可借鉴的情况下，研究人员迎难而上，一旦涉及学科之外的技能与知识，便主动学习补充，既拓宽了研究道路，也丰富了个人的综合能力。

从2019年开始，5年间，团队成员挨个尝试(shì)能(néng)想(xiǎng)到(dào)的(de)方(fāng)法(fǎ)，终(zhōng)于(yú)在(zài)迭(dié)代(dài)到(dào)第(dì)7版(bǎn)时(shí)，一(yī)个(gè)可(kě)穿(chuān)戴(dài)的(de)变(biàn)脸(liǎn)面(miàn)具(jù)初(chū)具(jù)雏形。

从0到1

小小的面具如何在短时间内变色又变形？

研究员唐威介绍，当前版本的面具由变色层和变形层组成，所有的控制装置都集成在一个仅有腰包大小的驱动装置中。

“我们先尝试将多种不同变色颗粒嵌入面具的表层。”唐威说，通过调节面具表层温度，团队实现了面具从黑色到黄色等多种肤色的过渡变化。

面具效果图

人面部由40余块柔软灵活的肌肉组成，赋予了我们生动又独特的面部表情。用于模拟面部的肌肉在变色层下方，研究人员巧妙嵌入了多个不同大小的腔体，可以柔软地贴合在面部。变化腔体中气体体积的大小，调节面部(bù)的(de)轮(lún)廓(kuò)形(xíng)状(zhuàng)。

别(bié)出(chū)心(xīn)裁的是，课题组自主研发了一套由可编程化学反应驱动的便携装置。“温度升高或降低使化学反应产生或者吸收气体，使得面具的‘面部肌肉’自由变换形态。”唐威介绍，可编程化学反应驱动使得整个变脸过程不仅更加静音、安全，更是可编程化，仅调节温度就能精准切换到想要面部形态。

为了使面具更加便携(xié)、具(jù)有(yǒu)可(kě)穿(chuān)戴(dài)性(xìng)，课(kè)题组在设计过程中充分考虑了体积、重量、温度、厚度等影响因素。“面具内部温度控制在室温附近，厚度已经优化到1厘米左右，能够实现贴近真实的脸部模拟。”唐威说，今后课题组将会继续追求技术突破，不断优化技术，让面具更轻、更薄、表情更生动。

柔性面具用于人形机器人的表情调控及人的面部伪装。浙江大学 供图

从1到72

研发之路艰辛漫长，却抵挡不住课题组成员奔赴“星辰大海”。

课题组利用开源网站信息，在实际操作前进行线上数字面部模拟，确保制作出的(de)面(miàn)具(jù)正(zhèng)确(què)且(qiě)美(měi)观(guān)。在(zài)制(zhì)作了近十种面具样机的尝试后，目前已有一张面具可以切换至少8种不同的脸型。

课题组正尝试利用现有技术进行创新，并结合人工智能、大模型技术，为人形机器人定制外貌、音色、皮肤、年龄等个性化特征，以期实现未来变脸面具“72变”。

“梦想”正在逐步变为现实，人形机器人进入到人类日常生活成为不再遥远的可能。未来甚至可以做到不同年龄阶段的面部切换，给老年人群体带来如真实家人般温馨的陪伴与呵护，提升生活质量，增强人文关怀。（来源：浙江大学、潮新闻）