脑机接口技术的仿人控制综述

脑机接口是一种利用脑信号控制外部设备的通信机制,这种信号的产生有时是独立于神经系统的,例如在被动脑-机接口中,这对那些有严重情绪障碍的人来说大多是有益的.传统的脑-机接口系统只依赖于脑电图记录的脑信号,并使用基于规则的翻译算法来生成控制命令,然而,多传感器数据融合和基于机器学习的翻译算法的使用提高了这类系统的精度.在简...     

人机协同的交互进化产品概念设计方法研究

为解决当前进化算法尚难完全模拟人类智能进行产品概念设计这一问题,提出了一种结合人机智能的交互协同进化方法,进行产品概念设计.利用面向对象与数据库两种技术,实现了产品设计的柔性建模,并借助交互可视化技术,使设计师通过对变量、约束、进化策略与目标权值的动态调整,在建模、搜索与评价的设计全过程实现人机协同的交互进化.最后,利用遗传算法与基于实例的推理技术,开发了人机协同的交互进化产品概念设计系统,并将其应用于注塑模结构优化设计,实例验证了该方法的有效性.     

人机协同控制的车道保持辅助系统安全性能研究

针对大部分车道保持辅助系统未考虑驾驶员行为和环境因素干扰,驾驶员模式和助力纠偏模式过渡困难,极易造成人机冲突等问题,提出了一种基于人机协同控制的车道保持辅助系统.该系统建立二自由度车辆动力学模型,通过最优线性二次型调节横向控制算法得到最优前轮转角;提出车辆偏离安全评估模型、扭矩控制和安全退出策略,实现了人机友好交互、协...     

人机协同的物流系统研究

针对现代工程技术领域人机一体化系统理论的发展和人机一体化柔性制造系统的研究，提出了先进制造环境中人机协同物流系统的概念，给出了人机协同物流系统的概念模式和体系结构，分析了其中的人机功能分配和人机界面的特点，探讨了人机协同物流系统的设计方法，并简要介绍了一个应用实例。     

多机互联电缆敷设机协同控制方法及装置研究

针对目前电缆敷设以人力控制为主、人性化程度差、自动化和智能化水平低等问题,提出了一种多机互联电缆敷设机协同控制方法,并以此为基础开发了协调控制装置,解决了传统多机互联电缆敷设中所面临的敷设机远程集中管理及多工作参数协调控制等问题.实际应用表明,该装置实现了电缆敷设工作的集中化和智能化管理,降低了人力投入,保障了敷设效率...     

智能制造机器人多手臂自适应协同控制方法研究

为妥善解决智能制造机器人系统工作效率低、协作能力差的问题,提出基于一主多从的多手臂自适应协同控制方法。通过分析多臂机器人系统结构明确运动关节、驱动关节及姿态调节装置间的关系,并在惯性坐标系中获取机器人系统线动量和角动量,从而构建雅可比矩阵多手臂运动学方程式。基于此,引入分布式理念简化机器人系统通信链路的冗余性,通过一主多从技术构建多手臂自适应协同控制器,实现其在工业制造中的灵活运用。实验表明:在不同工业制造流程中,应用本文方法后,多臂机器人能够精准完成多条手臂协同抓取工作,证明该方法可以为智能制造的进一步发展提供理论指导。     

基于智能代理人的先进制造系统协同控制方法的研究

制造系统的控制结构和方法关系到整个制造系统的运行性能,尤其是柔性.本文介绍了代理人理论、技术的基本概念及其当前的发展趋势,并且应用到制造系统的控制中,提出了一种用智能代理人构成的协同控制方法,同时给出了智能代理人的通用结构.     

人机协同下辅助驾驶系统的车道保持控制

为兼顾驾驶员和辅助驾驶系统在车道保持控制中的优势,根据实时驾驶员操作动作和车辆道路信息对车辆横向安全性进行评价,并对车辆控制权在驾驶员和辅助驾驶系统之间做出实时决策,以实现人机协同控制。在车道识别方面,采用了同帧图像的分区识别、相邻帧图像的车道候选区估计等方法。在车道跟踪控制时,根据车辆横向安全性高低采用不同控制策略,并基于模糊规则确定辅助驾驶控制力度以计算人机协同控制时的实际辅助驾驶控制量。在不同车速和不同道路条件下,采用人工驾驶和人机协同控制两种方式进行车道保持实车试验。试验结果表明,所采用的方法能够有效识别道路车道线,且人机协同控制下的车道跟踪具有较好的精确性和稳定性。     

人机协同带电作业机器人系统设计研究

配网带电作业是提高配网经济效益和服务质量的最有效手段,针对人工带电作业中存在的高风险,有必要对带电作业机器人开展相关技术研究.总结了国内外带电作业机器人的技术现状,提出了适用于国内带电作业情况的人机协同带电作业机器人,对该机器人的作业平台、高精度导引系统、多级绝缘防护、人机交互系统等关键技术进行设计原则分析和研究.现场...     

一种智能膝关节假肢及其控制算法研究

为了使下肢假肢的功能更趋近于人体下肢,提出了一种智能膝关节假肢的设计方法及其相应的控制算法。首先,根据人体膝关节的结构特点,设计仿生膝关节的机械组件。并在此基础上,为其添加分体式的膝关节阻尼控制模块。然后,为阻尼控制模块添加控制算法[传统PD控制算法、微粒群(PSO)优化的BP神经网络PD控制算法]。最后通过步态测试对比两种不同算法的实际控制效果。最终的实验结果表明：在行走的摆动相,PSO-BP-PD控制相较于传统PD控制,膝关节摆动角度的控制准确度提升5.1°,稳定度下降0.7°。     

基于脑电控制的智能机械臂控制系统研究

为了进一步实现脑电对于智能机械臂控制系统的全面控制,首先需要对智能机械臂控制系统的构造原理进行分析。其基本原理是利用脑波传感器,同时结合Arduino的嵌入式系统进行构建,对于构造中的不足,加入相关构件,如上臂六轴传感器和前臂六轴传感器等,以弥补在上肢空间姿态辅助方面的不足。其利用数据收集端控制器所收集的信号进行数据分析和计算,之后将计算结构传输至控制器上,转化成相关指令,再将指令传输至机械臂上来控制操作,从而实现智能机械臂控制系统的脑电控制。     

智能上肢假肢气动平衡机构的优化设计

智能上肢假肢是一种拥有6自由度的仿人体上肢的假肢机构,其肩部舵机驱动大臂做旋转运动,实现假肢的前后摆动。由于该机构肩部关节为垂直关节机构,以及大臂本身重力矩的存在,导致其抓取重物的重量非常有限,故需要考虑平衡大臂重力矩以减小肩部舵机的驱动力矩,为此该智能上肢假肢设计有气动杆平衡机构。通过建立机构运动数学模型,确定机构待优化参数,设计机构目标函数和约束函数,利用MATLAB复合型优化设计算法,解决该约束优化问题,求得综合最优解,获得了优化设计计算结果及其运动仿真图形。     

人机智能协同工程装备方案设计方法研究

为求解多约束条件下的复杂工程装备系统方案,以全断面岩石隧道掘进机后配套运输方案设计为例,根据其特点和要求,结合实例-规则推理和虚拟现实技术,提出了人机智能协同工程装备方案设计方法;讨论了该方法实施的几个关键问题,包括知识表示与运用、基于实例和规则的混合求解和基于虚拟现实的布局与仿真等;建立了人机智能协同工程装备方案设计环境;结合工程实际,在该环境下实现了隧道掘进机后配套运输系统方案选型、设备布局和虚拟仿真.     

遥控车辆驾驶的人机一体化控制研究

介绍了遥控车辆的人机一体化控制的设计思想、系统的组成、人机功能划分,以及遥控车辆研制中的自动操纵技术和人机界面设计。利用信息技术和智能控制技术扩展了驾驶员的感知、决策和执行能力,实现了车辆的遥控驾驶。结果表明,这种将人、机智能充分结合的一体化控制方式,易于满足复杂路面状况下的遥控驾驶要求,并具有操作方便、行驶稳定和安全性高的优点。     

基于轻量化智能的多机协同SLAM系统

视觉多机协同即时定位与地图构建(SLAM)主要以相机作为传感器,并通过多机器人合作实现定位与建图。然而,在面对复杂环境时前端计算量过大,易导致整体系统精度不理想。启发于REVO和SVO算法的轻量化特点,提出一种基于轻量化智能的多机协同SLAM系统,旨在降低前端计算资源的同时提升系统可扩展性。提出改进REVO算法—L-REVO,通过轻量化改进实现前端实时运行;将L-REVO融合CCMSLAM系统后端,提出一种完整的多机协同SLAM架构;调整前端传感器和算法,分别验证前端为同构或异构时对系统性能的影响。在公开数据集TUM上,相比CCMSLAM系统,该系统两种模式下定位精度分别提高了59.4%和31.6%,能效比提升了8倍。最后,将该系统用于室内场景实验,前端功耗仅1.43 W,验证了所提系统的可行性和有效性。     

全接触小腿假肢接受腔的智能制造方案研究

针对现有假肢接受腔大多依赖于人工手法取型的现状,提出了利用受力仿真软件生成接受腔模型并通过增材制造技术直接制造接受腔的智能制造方案。为避免残肢界面应力集中导致皮肤破损,设计了一种仿真取型法,通过对残肢压力耐受部位加压修型,得到残肢接受腔之间均匀受力的全接触小腿假肢接受腔,并通过仿真试验验证了该方法的可行性。     

基于MEG的脑机接口特征提取方法研究

脑磁信号作为一种新的脑机接口(BCI)输入信号,含有手运动方向的模式信息。在研究了适用于非平稳性的自适应自回归模型和适用于非高斯性的高阶谱自回归模型的基础上,本文针对脑磁信号的非平稳非高斯性,提出了一种新的特征提取算法,即基于经验模态分解的自回归模型。实验结果表明该算法适合于分析非高斯、非平稳的脑磁信号,结果优于上述的两种算法,并且超过了脑机接口竞赛四优胜者的识别率。     

人机协同的柔性作业车间炼钢—连铸重调度方法

炼钢—连铸过程中会出现增加精炼工序、紧急炉次计划插入等扰动,已有方法难以有效解决该类重调度问题。针对中国宝钢炼钢厂生产中需要调度人员参与优化调整的柔性作业车间生产重调度问题,提出由基于人机协同的炉次加工设备调整、基于线性规划的炉次开工和完工时间调整两部分组成的人机协同重调度策略,给出各部分调度算法,开发了重调度系统并应用于生产实际。通过时间大延迟程度下重调度、某一炉次增加精炼工序进行升温处理的重调度案例分析,验证了所提方法的有效性。     

基于表情辅助的假手脑控方法

针对传统纯意念运动想象脑控范式和稳态视觉诱发脑控范式存在范式训练难度高、设备集成复杂及高成本、不易随身携带等问题,借助表情辅助脑电信号适应性广、识别率高和易于便携化系统集成的优势,提出了基于表情辅助的假手脑控方法;研究构建了一种基于表情辅助的假手便携可穿戴脑控系统,包括硬件选型设计与系统组建,及表情辅助脑电信号分类识别算法和假手控制算法的设计研究与软件模块开发等,实现提眉、皱眉、左撇嘴和右撇嘴4种辅助表情脑电信号的检测识别,对应完成假手的手指张开、手指闭合、手腕内旋和手腕外旋4个动作的控制,并进行在线实验验证。结果表明：基于表情辅助的假手脑控方法不仅优于传统的稳态视觉诱发脑控范式（去掉了系统中原所必须的稳态视觉诱发器）,而且优于纯意念运动想象脑控范式,平均在线识别与控制准确率高于85%。     

智能假肢膝关节的优化设计及运动学分析

智能假肢膝关节是一种代偿下肢缺失功能的机械电子装置,可以采用双摇杆机构实现对假肢膝关节运动特性的模拟。针对假肢膝关节行走过程中能量消耗过大、稳定性较差的问题,以假肢膝关节机构峰值驱动力矩最小为优化目标,建立了优化模型;在满足性能与结构的约束条件下,运用复合形法对该模型进行优化求解,得到了假肢膝关节机构的最佳结构参数;在此基础上,利用ADAMS软件进行了虚拟运动仿真。结果表明:优化后的智能假肢膝关节具有优良的仿生性能,其峰值驱动力矩相比优化前降低了40%,驱动力矩变化范围缩小36%,大大地提升了智能假肢膝关节的稳定性与续航能力。