跳舞机器人、巡(xún)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一步。

类似于电影场景中的变脸

但是，你有想过机器人的脸长什么样吗？

浙江大学机械工程学院邹俊教授课题组，近期研制出一种可穿戴的变脸面具，实现了一张面具在多个相貌之间的无痕(hén)切(qiè)换(huàn)，为(wèi)人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(jǔ)足(zú)轻(qīng)重(zhòng)的(de)作(zuò)用(yòng)。”邹(zōu)俊(jùn)说(shuō)，生(shēng)动(dòng)的(de)面(miàn)部(bù)表(biǎo)情(qíng)在人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”机器人探索的新篇章。

经过(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(nán)过(guò)、喜(xǐ)悦(yuè)等(děng)多(duō)种(zhǒng)人(rén)类(lèi)的(de)情(qíng)绪(xù)。

团(tuán)队(duì)早(zǎo)在(zài)2019年(nián)就(jiù)开(kāi)始(shǐ)思(sī)考(kǎo)，这(zhè)个(gè)技(jì)术(shù)可(kě)以(yǐ)应(yīng)用(yòng)在(zài)人(rén)身(shēn)上(shàng)吗(ma)？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(zài)没(méi)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，团队成员挨个尝试能想到的方法，终于在迭代到第7版时，一个可穿戴的变脸面具初具雏形。

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(hé)变(biàn)形(xíng)层(céng)组(zǔ)成(chéng)，所(suǒ)有(yǒu)的(de)控(kòng)制(zhì)装(zhuāng)置(zhì)都(dōu)集成(chéng)在(zài)一(yī)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，调节面部的轮廓形状。

别出心裁的是，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(huà)，仅(jǐn)调(diào)节(jié)温(wēn)度(dù)就(jiù)能(néng)精(jīng)准(zhǔn)切(qiè)换(huàn)到(dào)想(xiǎng)要(yào)面(miàn)部(bù)形(xíng)态(tài)。

为(wèi)了(le)使(shǐ)面(miàn)具(jù)更(gèng)加(jiā)便(biàn)携(xié)、具(jù)有(yǒu)可(kě)穿(chuān)戴(dài)性(xìng)，课(kè)题(tí)组(zǔ)在(zài)设(shè)计(jì)过(guò)程(chéng)中(zhōng)充(chōng)分(fēn)考(kǎo)虑(lǜ)了(le)体(tǐ)积(jī)、重(zhòng)量(liàng)、温(wēn)度(dù)、厚(hòu)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(róu)性(xìng)面(miàn)具(jù)用(yòng)于(yú)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)表(biǎo)情(qíng)调(diào)控(kòng)及(jí)人(rén)的(de)面(miàn)部(bù)伪(wěi)装(zhuāng)。浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué) 供(gōng)图(tú)

从(cóng)1到(dào)72

研(yán)发(fā)之(zhī)路艰(jiān)辛(xīn)漫(màn)长(zhǎng)，却(què)抵(dǐ)挡(dǎng)不(bù)住(zhù)课(kè)题(tí)组(zǔ)成(chéng)员(yuán)奔(bēn)赴(fù)“星(xīng)辰(chén)大(dà)海(hǎi)”。

课(kè)题(tí)组(zǔ)利(lì)用(yòng)开(kāi)源(yuán)网(wǎng)站(zhàn)信(xìn)息(xi)，在(zài)实(shí)际(jì)操(cāo)作(zuò)前(qián)进(jìn)行(xíng)线(xiàn)上(shàng)数(shù)字(zì)面(miàn)部(bù)模(mó)拟(nǐ)，确(què)保(bǎo)制(zhì)作(zuò)出(chū)的(de)面(miàn)具(jù)正(zhèng)确(què)且(qiě)美(měi)观(guān)。在(zài)制(zhì)作(zuò)了(le)近(jìn)十(shí)种(zhǒng)面(miàn)具(jù)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(gōng)智(zhì)能(néng)、大(dà)模(mó)型(xíng)技(jì)术(shù)，为(wèi)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)定(dìng)制(zhì)外(wài)貌(mào)、音(yīn)色(sè)、皮(pí)肤(fū)、年(nián)龄(líng)等(děng)个(gè)性(xìng)化(huà)特(tè)征(zhēng)，以(yǐ)期(qī)实(shí)现(xiàn)未(wèi)来(lái)变(biàn)脸(liǎn)面(miàn)具(jù)“72变(biàn)”。

“梦(mèng)想(xiǎng)”正(zhèng)在(zài)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）