随着仿生技术在机器人制造领域中的广泛应用,视觉和听觉的结合使用让仿生机器人更具人性化和智能化。本文所研究的仿生机器人的头眼协调运动控制系统包括运动控制系统、听觉系统和视觉系统三个子系统,通过在仿生机器人上安装工业相机和麦克风阵列来模仿生物的双眼和耳朵,使其可以通过视觉和听觉来获取说话人脸的位置。根据灵长类生物头部和眼部的结构与运动特点,设计了各个关节的协调运动控制策略。以上特性让本系统更具仿生效果。在对运动控制系统的研究过程中,根据仿生头眼协调运动装置的结构和各个关节的转动特点建立系统坐标系数学模型,并将两个工业相机作为执行机构的末端,进行了正运动学分析和逆运动学分析。听觉系统和视觉系统获取说话人脸的空间位置之后,运动控制系统根据运动学分析结果应用头眼协调运动控制策略实现双眼对动态人脸的实时跟踪;在对听觉系统的研究过程中,采用AD7606模块对麦克风阵列输出的四路信号实现数据同步采集,应用广义互相关时延估计算法和声源三维坐标求解方法计算出说话人脸的粗略位置。对科大讯飞提供的软件开发包进行了集成,说话人可通过语音控制系统的运行状态;在对视觉系统的研究过程中,采用了以opencv为基础的Haar+Adaboost人脸检测算法和压缩感知视觉跟踪算法来实现对说话人脸位置的实时检测与追踪。将跟踪结果与外参数实时标定的双目三维测量算法相结合,计算出说话人脸中心点的精确位置。实验结果表明,运动控制系统的头眼协调运动控制策略能够实现双眼对动态人脸的实时追踪,并能够将人脸维持在相机所识别的视频画面中。本系统将视觉和听觉相结合来感知外界信息,采用了将机器人运动学与生物仿生学相结合的头眼协调运动控制策略,扩大了机器人的感知范围,提高了机器人的运动灵活度。在此基础上加入了语音交互系统,提高了系统的人机交互特性,使得本文所研究的仿生机器人的头眼协调运动控制系统具有较好的实际应用价值。