智能空间助老助残服务机器人人机协作导航

针对具有基本认知行为能力的行动不便老人、肢残人士、运动和语言患者这类服务对象,构建了助老助残服务机器人人机一体化导航系统。用户与机器人之间进行交互,自由切换随机行走和自主导航2种运动模式,机器人根据现场环境和作业条件的不同,实时触发人机条件响应生成规则而产生相应的行走行为,作业时人机界面同步呈现虚实结合、实时交互的智能空间,实现人机一体化感知、决策与执行。以移动作业服务机器人为对象进行室内人机一体化导航作业,验证了该人机一体化导航系统的可行性。     

适合老年人认知能力变化的人机交互效应通道及界面设计

随着社会的老龄化和人民生活水平的日益提高,老年人的生活状况更加受到全社会的关注。本文首先分析了老年人的智力、记忆、视觉、运动执行功能等方面的认知水平,以及老年人认知能力变化对人机交互设计的影响;然后,介绍了视觉、语音和机械接触式3种简单、自然人机交互方式的交互特点;提出基于视觉、语音和机械接触式效应通道的简单、自然人机交互方式的多通道用户界面适合有一定认知障碍的老年人使用。此外,本系统对于使用普通交互方式有困难的残障人士同样有一定的适用性。     

基于VC平台的服务机器人运动控制与仿真方法

提出了在VC平台下实现服务机器人虚拟运动控制和仿真的有效方法,该方法通过OpenGL建立服务机器人及环境模型,并采用树形数据结构进行快速存储和驱动;它是一个采用MVC结构的开放式体系,能够嵌入其它平台的C/C++算法和3D模型;通过定义机器人的连杆坐标系建立机器人的运动学模型,引入设计模式中的"观察者"模式,建立仿真系统中各种软件模块之间的实时信息更新机制,实现机器人运动的实时分析、计算、虚拟控制和仿真。以正在研究的服务机器人为例,结合智能语义规划方法,演示了虚拟倒水作业仿真过程,验证了该方法的有效性。     

复杂光流场运动分析与特征提取

针对车辆行车前方场景视频图像序列这-复杂光流场,提出一种基于光流分析的车辆行车环境特征实时提取方法:对同定在驾驶室的摄像机所拍摄的驾驶员视野前方行车视频图像序列进行区域分割,得到3个特征区域,采用五置信点光流算法对其中两个区域的光流场进行光流估计,并应用数理统计方法对其作置信空间和算术平均处理,提高了光流估计的鲁棒性,...     

基于认知模型的室内移动服务机器人人机耦合协同作业机制

针对老年人和残疾人这类特殊用户群体与服务机器人构成的人机智能系统,提出了基于ACT-R(理性思维的适应性控制)认知架构模型的室内移动服务机器人人机耦合协同作业机制.基于ACT-R认知架构对人机一体化室内移动服务机器人人机协同作业系统进行了总体设计,利用简单自然的人机效应通道,设计了基于ACT-R认知架构的人机耦合界面;通过人-机-环境空间感知耦合,提出并建立了室内移动服务机器人人机一体化协同决策作业机制.最后在室内环境下进行移动服务机器人人机协同作业实验,系统安全高效地完成了作业任务,验证了该机制的有效性.     

基于生物触角的仿生条件反射机器人导航算法

 运用神经行为学原理提出一种模拟生物条件反射活动的机器人导航算法.对于环境感知,提出生物触角模型,因仅对特定区域信息进行处理,大大减小了计算量;对于运动控制,提出一种实用的改进Bug算法,机器人依靠生物触角感知环境刺激,实时激励触发相应的行走行为.最后在多种障碍物分布情形下进行算法对比验证.结果表明,机器人可以利用该算法实现未知环境下定目标点自主导航,具有转向次数少、绕行障碍物距离小及运动路径平滑等优点.该算法在自主移动机器人和自主牵引车辆中具有潜在应用价值.     

改进的光流运动图像分析方法及其应用

针对传统光流运动图像分析方法运动估计精度低且易受各种干扰等缺点,提出一种基于梯度阈值的五置信点约束的改进光流算法.该方法采用五置信点加权法处理像素时间和空间梯度值,减小了单个像素受噪声的影响.对基本光流约束方程进行了梯度阈值处理,剔除了光流场中不利于运动估计的干扰数据,提高了运动图像的运动估计精度.实验分别采用传统算法...     

适合特殊用户的人机交互系统及其交互工效评价

针对认知能力有一定下降的老年人以及行动障碍的残疾人等特殊用户群体,设计了一种以视觉通道为主、语音和按钮通道为辅的多通道人机交互系统,此系统操作方式自然和谐、交互界面友好易操作.同时,为研究所设计的人机交互通道和交互界面在不同情形下,不同用户使用时的工效,运用模糊评价法对人机界面和人机交互效应通道进行综合评价,结果呈现良好的工效性,验证了本系统多通道协同作业的有效性.     

基于认知语义的视线跟踪人机交互任务设计

为实现视线跟踪人机交互系统中人-机可靠有效的会话,本文提出结合人类认知思维和交互任务执行情况的系统工作状态辨识方法。根据认知交互语义设计交互任务,对交互任务执行状况进行判断并统计执行结果,依据视线跟踪人机交互系统历史交互信息设计系统工作状态辨识算法和系统工作状态判断阈值,实现对系统工作状态的辨识。最后在建立的实验平台下进行了实验,实验结果表明:基于认知交互任务的系统工作状态辨识方法可以较准确的对系统当前工作状态做出判断,有效避免了米达斯接触问题等引起的误判。     

基于混合势场法的移动机器人路径规划

针对目前移动机器人在路径规划中出现的问题,提出一种自主移动机器人路径规划的新方法——混合势场法。分析了人工势场法的不足,找出局部极小值点的形成原因;针对人工势场法中障碍物附近目标不可达问题,采用了在斥力场函数中加入斥力因子,使得机器人顺利到达目标点;针对陷入局部极小值和振荡的问题,提出了混合势场法,通过将势场法和可视图法结合起来,使得机器人走出局部极小值和振荡区域。最后,将混合势场法应用于室内移动机器人的路径规划中,仿真实验证明了该方法的有效性。