基于人体手臂运动意图反馈的人机顺应协作

本文旨在通过人体手臂运动意图反馈来提高人与机器人协作的顺应性.首先通过自编码器和反向传播神经网络融合表面肌电信号和机器视觉信号,对人体手臂肘关节力矩和运动意图进行预测.然后,将人体手臂肘关节力矩反馈给机器人,以此预测手臂的运动意图并让机器人作出顺应响应,从而实现人机协作.最后,结合主观评价指标和客观评价指标,在人机协作锯木头实验中对比了3种不同协作模式的效果.与无运动意图反馈的人机协作相比,有反馈的人机协作下的协作交互力波动幅度减小了153.39 N,任务完成时间减少了19.25 s.实验结果表明,有人体手臂运动意图反馈的人机协作能够提高人与机器人协作的顺应程度,与人-人协作效果类似.     

基于表示学习的工业领域人机物本体融合

随着新一代人工智能技术的发展,制造系统由以往的人物二元系统发展为人机物三元系统,跨域跨层的多元数据融合成为必然趋势。本体作为一种能在语义上描述数据的概念模型,被广泛应用于多元异构数据的集成、共享与重用中。在传统工业领域中,利用本体融合驱动数据融合的研究通常集中于信息和物理系统。针对人机物本体融合问题,文中提出了一种改进的表示学习模型TransHP。由于经典的表示学习的翻译模型未有效利用除三元组结构以外的其他信息,TransHP在TransH上加以改进,将本体中的元素构成类别三元组与实例三元组。首先针对类别概念构成的三元组,利用三元组的结构和属性进行联合训练;然后将得到的类别实体的向量表示作为训练实例向量的输入,与实例的结构信息进行联合训练,同时以置信度作为关系强度加入计算,以解决关系三元组稀疏性造成的实体在语义空间无序分布的问题。文中构建以工业领域热轧生产流程为例的人机物本体,并将其作为小样本进行测试,实验结果表明,与TransH模型相比,在人机物本体中,TransHP模型推理出实体间的关系更丰富,准确率更高。TransHP模型实现了人机物本体的融合,解决了人机物信息交互的问题,为协同决策做出了铺垫。     

换一种方式开发“电脑魔法控制器”

2017年发布的普通高中信息技术课标中,新增了一个选择性必修模块“开源硬件项目设计”。(如图1)受浙江教育出版社的邀请,我参与了这套教材的编写,重点工作是担任“开源硬件项目设计”模块的执行主编。考虑到人机互动是创客作品比较常见的主题,在“开源硬件项目的开发实践”部分,我选择了一个经典的人机交互创客项目——电脑魔法控制器。     

智能移动病床系统结构及其主控板研发

给出智能移动病床系统框架结构和设计思想、方法,以自动化、网络化、无线化和智能化为目标,以顶层设计为指导,以可穿戴设计、柔性结构设计为圭臬,以模块化方法为主线进行研发.重点研究智能移动病床系统主控板实验模块,探讨模块软硬件功能实现和性能保障途径与方法,尤其探讨嵌入式多传感器控制、系统性能设计和人机工程学设计与制造实现思路,强调了病床安全性等六性相关标准要求及其实现方法,引入系统健康管理思想和方法,给系统的可行性和商业化打下基础.     

基于三体船技术的海面垃圾回收船

经济社会的发展,给海洋生态文明带来了严峻挑战.大量海洋垃圾挑战海洋生态环境、威胁海洋生物生存,危害船只航行安全.基于海洋垃圾清理的理念、现状和处理手段,本文在主动收集海洋垃圾处理方面,设计了一艘基于物联网和自动控制技术的新型海面垃圾回收机器——三体垃圾回收船,通过人机共融的垃圾识别技术能够定位垃圾区域、定位工作区间、回收并无害化处理海面垃圾.本设计试图突破现有的处理技术手段和方式,以解决海洋垃圾处理问题,保护海洋生态环境,保障船舶航行安全,从而为海洋生态文明建设献策献力.     

基于Kinect的人体作业仿真方法研究

为了提高生产企业作业分析的效率和改善作业,提出了一种基于非介入式运动捕捉设备Kinect的人体作业仿真方法。首先利用Kinect对真实的人体作业动作进行捕获,获取所需的人体运动数据,接着在Kinect人体模型和人机工效软件DELMIA的人体模型之间建立映射,并在此基础上对DELMIA软件进行二次开发,最终实现由Kinect获取的人体运动数据驱动DELMIA里的虚拟人体进行仿真作业。仿真结果表明：基于Kinect的作业仿真方法在运动捕捉的适用环境、精确性和响应速度等方面都能很好地满足企业应用的要求。     

人机协作中人体运动预测方法研究综述北大核心

当今世界制造业智能化发展趋势下,产品制造过程愈加重视机器人的使用和柔性化生产,轻量灵活的协作机器人与人进行协同作业能有效提高工作效率,实现人与机器的优势互补。但人机协作的开放环境中,动态障碍物如人的运动轨迹具有时变性和不确定性,为了使人与机器人的协作过程更安全、流畅,机器人需要感知人类同伴正在进行的动作,预测人体下一步的运动轨迹,并相应地进行自己的运动规划。具体来说,机器人具备早期预测的能力很重要。为了保证人机共享时空下操作人员的安全,使人与机器更高效地协作,介绍了近年来国内外学者针对人机协作安全策略中人体运动预测方法的研究状况,并对其发展趋势和下一步的研究方向进行探讨。     

基于机器学习的人机协调操作意图感知与控制方法研究

为了实现人机协作所需要的柔顺控制,需要机器人具有一定的合作经验。通过分析人进行意图识别的方法与过程,提出一种基于机器学习识别操作者意图的方法。建立了BP神经网络模型,对机器人进行意图识别离线训练,使其具有一定的合作技能,以便在合作过程中能够根据合作者的作用力和机器人的运动特征在线估计人的意图。该方法的优势在于克服了传统方法中建立人机合作模型困难,尤其复杂多变的人体运动模型,人体阻抗参数难以估计等缺点。实验结果证明:该方法减小了合作者作用力的同时,提升了人机协作的运动同步性,机器人柔顺性得以提高。     

语音人机交互及其在智能调度中的应用

调度系统在物流,交通,人事部门等多个方面都发挥着重要作用,如何使得调度系统能够快速,高效的满足各行各业的要求,智能化无可避免。作为智能化的最显著特征,人机交互是其中的重要一环。用户能否通过某种对话语言完成和计算机某方面特定的信息交换,是检验人机交互水平的标准之一。语音人机交互则是新型人机交互技术中最炙手可热的部分。本文通过对语音人机交互技术的工作流程和实现机理进行分析,为其在智能调度中的应用提供了一定的指导作用。     

混凝土新技术在水运工程中的运用

混凝土为用量最大和用途最广的建筑材料,各国从事混凝土科研和实践工作的人员数量很多,新技术、新成果也层出不穷。混凝土技术可分为两大部分:一是有关混凝土硬化后性能的技术;二是混凝土的施工技术。