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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切换，为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足轻重的作用。”邹俊说，生动的面部表情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。

经过多年的研究，课题组于2022年研发出了人形机器人表情系统“ZJ-Face”。该项技术可实现让机器人通过眨眼、皱眉、微笑、张嘴的丰富动作，来表达惊讶、难过、喜悦等多种人类的情绪。

团队早在2019年就开始思考，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(gǔ)有(yǒu)孙(sūn)悟(wù)空(kōng)“72变(biàn)”，今(jīn)朝(cháo)我(wǒ)们(men)是(shì)否(fǒu)也(yě)能(néng)够(gòu)拥(yōng)有(yǒu)科(kē)技(jì)“动(dòng)态(tài)变(biàn)脸(liǎn)”？

“研(yán)究(jiū)最(zuì)初(chū)的(de)难(nán)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变形层组成，所有的控制装(zhuāng)置(zhì)都(dōu)集成(chéng)在(zài)一(yī)个(gè)仅(jǐn)有(yǒu)腰(yāo)包(bāo)大(dà)小(xiǎo)的(de)驱(qū)动(dòng)装(zhuāng)置(zhì)中(zhōng)。

“我(wǒ)们(men)先(xiān)尝(cháng)试(shì)将(jiāng)多(duō)种(zhǒng)不(bù)同(tóng)变(biàn)色(sè)颗(kē)粒(lì)嵌(qiàn)入(rù)面(miàn)具(jù)的(de)表(biǎo)层(céng)。”唐(táng)威(wēi)说(shuō)，通(tōng)过(guò)调(diào)节(jié)面(miàn)具(jù)表(biǎo)层(céng)温(wēn)度(dù)，团(tuán)队(duì)实(shí)现(xiàn)了(le)面(miàn)具(jù)从(cóng)黑(hēi)色(sè)到(dào)黄(huáng)色(sè)等(děng)多(duō)种(zhǒng)肤(fū)色(sè)的(de)过(guò)渡(dù)变(biàn)化(huà)。

面(miàn)具(jù)效(xiào)果(guǒ)图(tú)

人(rén)面(miàn)部(bù)由(yóu)40余(yú)块(kuài)柔(róu)软(ruǎn)灵(líng)活(huó)的(de)肌(jī)肉(ròu)组(zǔ)成(chéng)，赋(fù)予(yǔ)了(le)我(wǒ)们(men)生(shēng)动(dòng)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(bié)出(chū)心(xīn)裁(cái)的(de)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(le)使(shǐ)面(miàn)具(jù)更(gèng)加(jiā)便(biàn)携(xié)、具有可穿戴性，课题组在设(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(dù)等(děng)影(yǐng)响(xiǎng)因(yīn)素(sù)。“面(miàn)具(jù)内(nèi)部(bù)温(wēn)度(dù)控(kòng)制(zhì)在(zài)室(shì)温(wēn)附(fù)近(jìn)，厚(hòu)度(dù)已经优化到1厘米左右，能够实现贴近真(zhēn)实(shí)的(de)脸(liǎn)部(bù)模(mó)拟(nǐ)。”唐(táng)威(wēi)说(shuō)，今(jīn)后(hòu)课(kè)题(tí)组(zǔ)将(jiāng)会(huì)继(jì)续(xù)追(zhuī)求(qiú)技(jì)术(shù)突(tū)破(pò)，不(bù)断(duàn)优(yōu)化(huà)技(jì)术(shù)，让(ràng)面(miàn)具(jù)更(gèng)轻(qīng)、更(gèng)薄(báo)、表(biǎo)情(qíng)更(gèng)生(shēng)动(dòng)。

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 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，确保制作出的面具正确且美观。在制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）