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眼周围肌：包括眼轮匝肌和皱眉肌。眼轮匝肌位于眼裂周围，呈扁椭圆形，收缩时可使眼裂闭合；皱眉肌起始于额骨，抵止于眉中部和内侧部皮肤，牵眉向内下方，使眉间皮肤形成皱襞。
口周围肌：口周围肌包括辐射状肌和环形肌两种。辐射状肌分别位于口唇的上下方，能上提上唇，下降下唇或拉口角向上、下或外等不同方向。环形肌称口轮匝肌，收缩时关闭口裂。
颊肌：是口裂周围众多辐射状肌中的一对，位于面颊深部，紧贴口腔侧壁的粘膜，收缩时可使唇和颊部紧贴牙齿以助吸吮和咀嚼。
颌肌：起始于下颌侧切牙槽外面，抵止于颌部皮肤。上提颌部皮肤并使上唇前凸。
2.2 头部运动和面部器官运动分析
人类头部的运动主要有颈部的自由转动和摆动，面部器官的运动包括眼球、眼睑、嘴及面部肌肉的运动。
颈部的运动颈部肌肉共有18块，它们使我们能够弯曲颈部，向前倾斜头部，以及使头部从一边转向另一边。其中，斜方肌将头向后拉；胸锁乳突肌使头倾斜或转向一边。
眼球的运动成人的眼球近似球形，位于眼眶的前半部。眼睛可以自如地转动是因为眼睛有751条肌肉控制着眼球的转动。这751条肌肉互相密切配合，使眼球协调一致地自由转动。
由于肌肉的设计过于复杂，目前在国内外的机器人领域中仍然是一项非常困难的任务，再加上小孩的头部体积较小，根据国内的电机尺寸，没有足够的空间来放置过多的结构，所以本课题所设计的机器人头部在空间范围允许的情况下，设计了眼睛和颈部的结构，来控制机器人能完成相应的表情。
2.3 面部表情研究
最早研究人类表情的是瑞典解剖学家约特舍，他在20世纪60年代首次发现并研究了人类表情的最小单元，随后在约特舍理论的基础上，美国心理学家Paul Ekman[4]和Friesen较早地对脸部肌肉群的运动及其对表情的控制作用做了深入研究，开发了面部动作编码系统(Facial Action Coding System，FACS)来描述面部表情。例如向上竖起眉毛是一个活动单元，抬起面颊是一个活动单元，抬起嘴角也是一个活动单元。
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