基于LeapMotion的个体化手部建模与实时交互

虚拟人手的实时建模是以人机交互为核心的VR/AR系统中的重要技术难点，传统的基于LeapMotion的手部跟踪视觉反馈仅展示骨架动画信息，缺少应用演示的真实感。由此，提出了一个快速高效的个体化手部建模与实时交互系统，重点阐述了该系统的的工作原理以及算法。以含有骨架信息的静止手模型为模板，使用LeapMotion跟踪用户手的骨架数据作为输入，提出了基于骨骼尺寸的手部模型自动个体化建模算法。提供了一种基于不完整骨骼运动数据的线性蒙皮技术的改进算法，可快速计算不同手部姿势下骨架之间的变换矩阵，动态更新虚拟手的姿势。实验结果表明，此系统在实验的硬件平台上运行速度可以达到60 f/s，误差稳定在4 mm以内，能为人机交互任务实时提供真实可靠的视觉反馈。     

基于运动想象脑电的机器人连续控制系统研究

脑-机接口(BCI)旨在提供人脑和外部设备之间沟通的桥梁。目前,基于运动想象脑电信号的机器人控制系统主要是离散控制,而连续控制对于用户和环境的自然交流至关重要。基于此,设计了一种基于运动想象脑电的机器人二维连续控制系统,受试者进行运动想象时,发送给机器人的控制信号同时包含水平方向和垂直方向的控制信号,可以控制机器人在二维平面内运动。系统采用便携式脑电设备采集受试者运动想象时的脑电信号,经特征提取和转化后用来控制虚拟光标和机器人。实验中,首先通过一维和二维的虚拟光标控制任务来提高受试者控制机器人的能力;然后将光标控制和机械臂控制相结合,使得机械臂运动与光标移动同步;最终受试者通过运动想象脑电控制机械臂完成连续抓取任务。6名受试者在该系统上进行了多次实验,二维连续控制机械臂对4个目标的抓取成功率达到85%。     

力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价

力觉临场感遥操作机器人系统是一种典型的人-机-环交互系统,临场感是遥操作的核心.如何评价力觉临场感遥操作机器人系统的操作性能即临场感程度,目前大多采用基于人机工效学的主观评价分析方法.通过建立力觉临场感遥操作机器人系统的二端口网络模型,对操作者在遥操作过程的感知和控制行为进行了分析,给出了虚拟阻抗的定义,以此为基础提出了可定量评价系统操作性能即力觉临场感程度的阻抗比较法.利用阻抗比较方法对现有的4种不同反馈控制结构遥操作机器人的操作性能作了分析与评价.     

Matlab 在六维腕力传感器系统标定中的应用

通过VC调用Matlab函数引擎,利用Matlab的有关函数和工具箱,对六维腕力传感器进行了静态解耦分析,并对动态特性做了研究。     

基于Measurement Studio的人体平衡功能测试分析软件设计

提出了一种基于Measurement Studio的平衡功能测试分析虚拟仪器系统.系统通过压力平板采集重心轨迹信息经USB输送到计算机.通过Measurement Studio和VC++的混合编程,实现重心轨迹实时显示及评定结果的数值显示,并利用VC++和Measurement Studio的兼容性扩展控件功能,提供了多种图形化手段显示和分析评定结果参数,从而得出平衡功能障碍的评估.     

虚拟环境中的计算时延

初步研究了虚拟环境中计算时延的特性,从能量传输的角度讨论了计算时延对虚拟环境稳定性的影响,并设计了一个虚拟阻尼器以抵消计算时延产生的多余能量,从而保证虚拟环境的无源稳定性.     

单自由度康复训练机器人的虚拟环境设计

提出并建立了一个可用于机器人辅助康复训练的虚拟环境.虚拟环境可以提供视觉反馈,将患者控制训练机械臂的运动映射为虚拟环境中的物体的运动,并采用虚拟力势场的方法,通过机械臂为患者提供相应的力反馈.最后,利用单自由度康复训练系统对一名健康男性进行了初步的实验研究.结果表明,该系统可以实现康复训练过程中的视觉和力觉交互,为患者提供暗示和帮助,在康复训练机器人领域有一定的应用前景.     

力/触觉再现中柔性物体可视化物理形变模型研究进展

力/触觉再现技术的出现,为虚拟现实开辟了全新的应用领域,促使基于物理意义的柔性物体形变建模成为一个研究热点.系统地讨论了近年来基于物理意义的柔性物体形变建模方法,分析了基于直接构建的模型、基于连续介质力学的模型和其他相关模型的基本思想和优缺点.对这些建模方法的性能进行了细致的比较,并探讨了柔性物体物理形变建模的未来发展趋势.     

基于小波变换和AR参数模型的脑电信号识别方法

为了实现脑-计算机接口(Brain-computer interface,BCI)系统,对运动脑电信号的特征进行了提取和分类。将多路脑电信号进行CAR(Common average reference)滤波后,利用小波变换和AR参数模型提取特征并使用基于马氏距离的线性判别分析对运动脑电信号进行分类。结果表明,该方法提取的特征向量较好地反应了脑电信号的事件相关去同步(Event-related desynchronization,ERD)和事件相关同步(Event-related synchronization,ERS)的变化时程,为BCI研究中脑电信号的模式识别提供了有效的手段。     

危化品仓库安全巡检机器人系统设计与实验研究

为丰富高校危化品仓库的安全检查手段与提升应急响应能力,设计与实现了一种巡检机器人系统.首先在差速驱动的四轮移动底盘上集成里程计、单线激光雷达、带云台的彩色夜视与热成像相机、环境监测传感器套件等,构建巡检机器人移动平台.其次,融合里程计与激光雷达数据实现机器人同时定位与建图、巡检路径自定义与跟随.在巡检点处,利用图像关联分析对预定义的待观测物品进行定位及热成像测温.在巡检过程中,利用热成像相机与环境监测传感器实时感知环境参数并形成热力图轨迹,同时基于先验知识检测热图像中出现的入侵者.基于机器人操作系统集成相关算法及使用NodeJS开发远程人机交互Web系统.在真实环境下开展了有光照条件和无光照条件下的自主巡检实验,实验结果证实本文方法与系统可以满足高校危化品仓库安全巡检要求.