服务机器人动态交互体验研究

为提升服务机器人的交互体验,构建了基于关系体验、感官体验和情景体验的服务机器人交互体验框架;通过基于视频仿真的人机交互(Visual Human-Robots Interaction,VHRI)试验方法,测量了服务机器人动态交互过程中造型与情景影响下的用户感官体验和关系体验,建立了服务机器人身高与运动速度、人员流动与运动路径的交互体验映射关系;通过Netlogo软件和蚁群算法,将服务机器人运动交互过程可视化,模拟了不同映射关系和交互情景下符合用户情感认知的机器人运动路径,不仅拓展了服务机器人交互设计研究范围,也为后续研究提供了参考.     

物理性人-机器人交互研究与发展现状

介绍了物理性人-机器人交互的定义,对该过程可能对人造成的伤害进行了分析,给出了物理性人-机器人交互安全评价指标,并总结了目前该领域采用的安全策略。综述了国内外在物理性人-机器人交互方面的研究进展,在分析物理性人-机器人交互研究现状的基础上,阐述了该领域面临的问题和挑战。文章指出,目前物理性人-机器人交互伤害分析和安全评估研究主要集中在钝/锐碰撞造成的骨骼和软组织伤害上,缺乏对脏器、血管、神经等损伤的研究。安全策略主要方法有碰撞避免、包裹软弹性材料、关节柔顺设计等。通过对比各种安全策略的设计思想和组成方案,总结出了各种策略的优缺点和存在的主要问题。由于现有的研究表明单一的手段和策略无法保证人-机器人交互的安全性,提出将认知性人-机器人交互和物理性人-机器人交互相结合来增强后者的安全性将是未来发展的方向。     

共融机器人重大研究计划研究进展

“共融机器人基础理论与关键技术研究”重大研究计划,聚焦“刚-柔-软机构的行为顺应与可控性”、“人-机-环境多模态感知与自然交互”以及“机器人群体智能与操作系统架构”三个科学问题,主要面向智能制造、医疗康复、国防安全和学科前沿四个重点方向,实施四年来取得了长足进展,构建机器人与人、机器人与环境、机器人与机器人交互的共融机器人研究体系,推动了工业机器人、服务机器人和特种机器人领域的理论和技术发展,相关科研成果为我国高端制造、康复医疗、国防安全等国家重大需求提供了坚实的理论和技术支撑。对在该重大研究计划支持下所取得的有关共融机器人的主要研究进展进行概述,内容涵盖“与环境共融的加工制造机器人”、“与人共融的康复辅助机器人”、“机器人间共融的群体智能与操作系统”以及“共融机器人前沿：新方法、新原理和新概念”,以此给出后续的重点研究方向和建议。     

面向智能机器人的Teager语音情感交互系统设计与实现

自从Maragos首先提出了Teager能量算子(TEO)后,该算子得到了一系列应用.Teager能量算子的非线性特性,使之能在抑制背景噪声的同时进行信号特征的有效提取.它还保留了倒谱分析方法中的准稳态假设,因而更能有效地表征语音信号的复杂性.探索了基于Teager能量算子的非线性特征对于区分情感语音的有效性,并且进一步将其和普通的声学参数和音质参数相结合,以应用于语音情感的识别中.以HMM和GMM为分类器,选取7种情感设计了4组对比实验,达到最高85％的识别正确率.实验结果表明,将传统的语音情感特征和Teager能量算子的非线性特征相结合,能显著地提高语音情感识别系统的性能.在此基础上,提出了智能情感机器人进行情感交互的框架,设计实现了智能服务机器人的情感交互系统,经过实时情感交互实验验证,该智能服务机器人可以很好地与交互对象进行简单的情感交流.     

利用姿态传感器多点位控制机器人交互方法

由于已有机器人交互方法的人体姿态识别结果不准确，导致操作完成时间和误差上升。为了降低识别误差、缩短操作完成时间，研究了利用姿态传感器进行多点位控制机器人交互方法。为了准确识别人体部件，利用构建的检测器选取身体躯干候选点。同时兼顾人体部件的位置和方向，获取最优区域，完成人体姿态识别。在上述基础上，设计了机器人交互多点位操作系统，实现了通过姿态及语音远程控制机器人的目的。采用姿态传感器及时反馈机械臂的工作状态和周边的虚拟现实环境，最终实现机器人交互多点位操作控制。实验结果表明，所设计系统能够准确识别人体姿态信息，实现了降低操作完成时间和误差的目的。     

数字孪生连接交互理论与关键技术

数字孪生作为实现信息物理融合的重要使能技术，备受各行各业广泛关注。基于虚实交互和数模驱动，数字孪生能满足仿真(以虚映实)、控制(以虚控实)、预测(以虚预实)、优化(以虚优实)等应用服务需求，其中连接与交互是实现数字孪生动态运行和虚实空间高效融合的核心关键。针对数字孪生连接交互如何理解与实现的问题，首先从内外两层阐述了数字孪生连接交互内涵，进而提出“准确—实时—一致—安全—可靠”连接交互准则。在此基础上，从“感知—通信—映射—联动—融合”五方面探索建立了一套数字孪生连接交互理论体系，分析了数字孪生连接交互关键技术。基于数字孪生连接交互理论与方法研究，结合笔者前期在物理实体、数字孪生模型、数字孪生数据和服务的相关研究工作基础，进一步探究并丰富了数字孪生五维模型理论体系，以期为数字孪生的理论研究和应用落地提供系列理论和方法参考。     

机器人技术的发展与在制造业中的应用

介绍了机器人技术的发展现状、趋势和应用领域；提出了在智能机器人方面，首先应开发人-机交互的智能机器人；指出了在今后30年内，需要解决好机器人驱动器、蓄电池和信息处理等方面存在的问题。     

基于手势跟踪的人-机器人协作研究

针对人-机器人协作团队中的交互问题,本文通过对手部对象的建模,提出了一种基于均值变换的粒子滤波算法以实现手势的实时准确的跟踪;针对移动机器人运动控制特点,提出了一个简单而实用的基于手势跟踪的动态手势理解方法,并应用于一个实际的人-多机器人协作团队。实验表明通过人提供辅助性关键信息的方法,能够有效地提高了机器人团队的任务执行效率。     

基于共享控制的人机灵巧力触觉交互系统设计与实现

人能够在复杂感知的相互协调下做出决策并完成灵巧操作。将视听觉和力触觉等不同模态相融合,可以提高操作者对虚拟场景或远程环境的感知,进而改善操作效果。如何协调人的操作和虚拟环境中目标机器人系统的自主性,则是人机交互中的一个关键问题。为此,本文基于Unity3D引擎建立了虚拟场景,并实现了omega.7力反馈平台与虚拟场景之间的通信。进而,创建了基于碰撞检测的虚拟距离传感器,实现了虚拟场景中目标机器人对周围环境的探测。然后,设计实现了人机力触觉交互共享控制算法,将人的智能决策与灵巧操作优势同目标机器人的自主算法相融合,使得目标机器人系统的控制权限可以在人手操作和机器人自主算法之间连续平滑转移。由此,实现了人与虚拟环境和目标机器人之间功能多样、场景逼真的视听觉和灵巧力触觉多模态交互,从而为医学、康复、军事、娱乐等领域中的人机交互提供了一种解决方案。     

Web服务业务流程执行语言交互兼容性判定

为验证两个Web服务业务流程执行语言描述的Web服务是否交互兼容,提出了一种基于Petri网对服务进行建模和交互兼容性判定的方法。基于Petri网模型定义了服务网,给出了WS-BPEL控制结构到服务网模型的映射规则,将服务之间的交互兼容性的判定转换为对服务组合网的接口匹配和结构属性的判定,提出了一种基于服务网路径进行服务交互兼容性判定的方法,并设计了相关算法。通过实例验证了该方法的有效性。     

基于AutoCAD的交互式连杆曲线生成器系统的研制

交互式连杆曲线生成器系统在AutoCAD2000平台基础上,用ObjectARX2000、Visual C 6．0开发而成。任意输入机构的若干参数,然后拖动鼠标,在屏幕上自动生成连杆曲线。其交互性、修改性、实时性、参数化性能较好。既适用于机械原理课程的“连杆曲线的特性分析与综合”实验教学,又可用于实际机构的设计。     

自行车仿真器的设计与实现

基于虚拟现实技术的交互式自行车运动仿真系统,是集机械、计算机与单片机等技术为一体,提供了一种新型的交互式健身娱乐工具。从该系统的总体结构入手,详细地介绍了各个组成部分的内容、功能及相关关键技术,并最终实现了参与者在由计算机构造的三维虚拟场景中获得如同在真实环境中骑车的体验。     

交互式优化设计方法综述

对国内外交互式优化方法进行了归纳总结,并依据人解决优化问题侧重点的不同,将交互式优化方法分成交互式的动态修正模型法、交互式的方案评价法和多方式混合交互方法。分别讨论了这几类交互式优化方法的特点及应用范围,最后讨论了尚有待深入研究的问题,为机械工程复杂装备设计与研究提供方法研究基础。     

人机一体交互优化搜索研究

分析了全盘机器自动化寻优方法在解决复杂工程优化问题时的不足 ,将面向对象技术与模型库技术相结合 ,形成一种自然的人机交互方式 ,实现人机一体优化 ,使设计师可参与、控制优化搜索的全过程。本文给出以遗传算法为搜索方法的实例     

PMA及其国内外研究现状综述

指出了现有航空维修存在的问题,介绍了便携式维修辅助设备(PMA)产生的背景及基本概念,并分析PMA技术的优势与不足,对其国内外研究现状作了分析,可为PMA的后续研究工作提供参考。     

模块化的产品拆卸方法研究

针对目前还没有有效的方法解决复杂结构退役产品的拆卸路径问题,提出了模块化的方法,利用可达性影响矩阵获得等级交互图,通过可达矩阵聚类获得产品的拆卸模块,从而确定有效的拆卸次序,提高了拆卸的效率。本文重点介绍了这个方法的主要实施步骤,并结合实例进行了验证。     

基于Web的数控车削动态模拟仿真

用java编程语言在基于Web的网上实现数控车削走刀二维动画仿真演示的applet程序,并在演示中实现动态交互和过程可视化。     

基于3ds Max与Flash的虚拟实验拟实建模

随着网络多媒体技术的广泛应用和实验教学的瓶颈出现,开发网页式的虚拟实验并将其发展成一种网络教学资源已成为一种必然趋势。研究了利用Flash技术结合3dsMax技术制作出具有效果逼真且容量小、易于发布Internet的交互式三维拟实模型,并以虚拟实验示范的模型开发为例体现出其制作过程。     

智能仪表交互界面的软件自动生成技术

提出一种智能仪表交互界面的软件开发自动化技术。建立了基于数据驱动的智能仪表交互界面模型（IVR模型）,在此模型基础上建立交互界面的软件自动开发平台,实现了交互界面的软件自动生成。最后该方法成功地应用于智能流量仪表的交互界面软件自动生成。该技术可以提高智能仪表交互界面开发的效率,具有良好的应用前景。     

交互式通用CAPP系统研究与实现

研究了交互式技术在 Ｃ Ａ Ｐ Ｐ中的应用。初步阐述了一个开放的交互式 Ｃ Ａ Ｐ Ｐ系统结构,并讨论了系统设计中的几个关键技术问题。