汽车驾驶模拟器人机交互控制系统优化设计

吉林大学汽车工程学院汽车仿真与控制国家重点实验室建设了开发型驾驶模拟器系统人机交互能力不足,本文开展了人机交互控制系统优化研究,采用键盘硬件控制方式,利用模块化设计思路,利用嵌入式工控机平台,搭建任务及指令执行器系统,并建立相应的功能模块,包括键盘、人机界面、主控单元、功能数据库等。解决了多平台并发仿真中存在的数据通信、时钟同步、仿真监控问题,优化了集成平台的性能。

基于数字孪生的光学位移台交互控制系统

为解决自建激光并行加工实验平台因设备安装位置隐蔽、难以加装辅助装置等而造成实验操作不便、设备运行状态监测困难和交互性差的问题,以实验平台中单个光学位移台为例,利用Unity引擎设计了一种基于数字孪生技术的交互控制系统。该交互控制系统采用MQTT(message queuing telemetry transport,消息队列遥测传输)通信协议,利用服务器中转数据的方式完成跨软件间的信息交互。光学位移台的Kinesis控制软件和Unity引擎中的虚拟控制面板作为MQTT通信中的客户端,共同承担订阅者和发布者的角色。光学位移台的数字孪生模型根据数据信息对物理实体的运动状态进行实时映射,用户通过Kinesis控制软件或虚拟控制面板完成对物理实体和数字孪生模型的同步交互控制。采取引用.dll文件对Kinesis控制软件进行二次开发,调用Kinesis控制软件运动控制类的方法完成对光学位移台的运动控制,并将运动数据变量设置为高精度的float型和decimal型,确保数据精度不丢失。选取10组实际加工数据对交互控制系统运行的延时性、同步性进行测试。结果显示,Kinesis控制软件端数据发布耗时和Unity引擎端数据订阅耗时分别控制在20 ms和10 ms内。所设计的系统能够较好地保证数字孪生模型与物理实体间同步控制的一致性、动作映射的实时性,实现了光学位移台运动状态的可视化监测功能。此外,设置的运动数据类型可满足微米级的信息传递,保证了光学位移台使用时的精度要求;同时虚拟控制面板各功能正常运行,提升了光学位移台控制的便利性。

基于健肢刚度估计的康复机器人交互控制研究

针对康复训练过程中机器人与患者之间的人机交互性问题,文中基于患者健肢刚度估计及映射的思想,提出一种具有个性化治疗特征的人机交互控制方法。基于健肢表面肌电信号和人机接触力信息,建立具有患者自身完成日常动作特征的上肢末端刚度估计模型。设计刚度映射算法,根据健肢末端刚度动态调整机器人阻抗控制参数,结合人机接触力反馈,实现康复训练机器人与患肢交互的柔顺控制。研究结果表明:所提出的人机交互控制方法通过模拟患者健肢运动特性的康复训练机器人带动患肢,使得康复训练动作更加符合个人发力习惯,也有利于双侧肢体的运动一致性,可为临床的康复训练提供设计思路和实现方法。

考虑最低惯量需求的海上风电与海岛微网频率交互控制策略

海岛微网在与海上风电频率交互控制过程中,海岛微网惯量充裕度处于时变状态,当发生联络线中断等故障后,将严重影响微网运行稳定性。因此,在海上风电与海岛微网交互调频策略基础上,为确保交互调频过程中海岛微网的安全稳定运行,进一步提出了考虑最低惯量需求的海上风电与海岛微网频率交互控制策略。首先,基于珠海万山海岛微网群国家级示范项目,构建海岛微网最低惯量需求评估体系;然次,通过遗传粒子群算法求解微网最低惯量需求,精细化微网惯量支撑稳定裕度,约束海岛微网对海上风电的惯量调控水平;最后,通过算例仿真分析极限扰动及故障下海岛微网的频率响应特性。

交互控制理论下开放教育思政课程师生交互:特征及实践向度

师生交互作为课程教学最核心、最基础的行为,对教学目标的达成起着决定性作用,这在思政课程中体现得尤为重要。现行开放教育师生交互行为具有方式从多元走向一元,场域从实场走向虚场,价值从情感走向同化,反馈从全面走向单一等特征。交互控制理论的学习者控制、探究社区等概念为解决开放教育师生交互现状提出了新的解决思路。以思想道德与法治课程为例,引入交互控制理论,提出思政课程师生交互理论架构,探究交互控制理论下开放教育思政课程师生交互的特征及实践向度。

家庭交互控制网络中手持交互设备的功能设计

以家庭网络为背景 ,从家庭网络的概念及逻辑结构入手 ,提出了家庭交互控制网络的概念 ,分析并比较了家庭交互控制网络中分散交互控制方式和集中交互控制方式两种网络参考模型 ,并基于集中交互控制网络参考模型提出了一种用于改善人机交互界面、并能隔离不同设备交互逻辑的家用无线手持交互设备的功能设计方案 ,给出了详细的功能分析、人机接口设计及系统功能结构设计 。

下肢康复机器人及其交互控制方法

瘫痪病人的数量与日俱增,其康复训练通常是一个长期的过程.相对于传统的理疗,使用机器人辅助康复训练能够提高效率,降低成本,减少理疗师的人员和体力消耗,因此节省了康复医疗资源,并且可以完成更加多样的主被动训练策略,从而提高了康复效果.根据患者进行康复运动时的身体姿态,下肢康复机器人可分以下4类:坐卧式机器人、直立式机器人、辅助起立式机器人和多体位式机器人,坐卧式又细分为末端式和外骨骼式,直立式进一步划分为悬吊减重(Suspending body weight support,s BWS)式步态训练机器人和独立可穿戴式机器人.由于下肢康复机器人是与运动功能受损的患肢相互作用,为了给患者创造一个安全、舒适、自然的训练环境,机器人和患者之间的交互控制不可或缺.根据获取运动意图时所使用的传感器信号,交互控制可以基本分为两类:1)基于力信号的交互控制;2)基于生物医学信号的交互控制.在基于力信号的交互控制中,力位混合控制和阻抗控制是最为常用的两种方法;而在基于生物医学信号的交互控制中,表面肌电(Surface electromyogram,s EMG)和脑电(Electroencephalogram,EEG)最常被用于运动意图的推断.

农业机械虚拟试验交互控制系统

设计了农业机械虚拟试验系统,建立了田间工况模拟与虚拟交互控制试验平台。根据耕作区域的数字地图及农田作物图像信息,设计农业机械虚拟试验场,实现人和农业机械在虚拟环境内的漫游。建立四自由度模拟试验台,实现对拖拉机在田间行走时姿态的模拟仿真。从虚拟场景中提取作物行的位置信息,根据这些信息给出控制信号,进行拖拉机行驶速度、方向和平衡控制,使拖拉机沿作物行行驶。试验表明,横滚角最大偏差为0.34°,偏航角最大偏差为0.51°,高程最大偏差为2.5 mm,行走速度最大偏差为0.12 km/h。实体样机和虚拟样机有较好的一致性。

基于嵌入式PC的工业机器人开放式控制系统交互控制的实现

为了满足多自由度关节型工业机器人多机交互控制的需求,以嵌入式工业PC为硬件平台,RT-Linux操作系统为软件平台,采用模块化的软件设计方法,设计了工业机器人开放式控制系统。该系统采用共享内存的方式实现内外部信号的交互,通过执行PLC程序中定义的不同的M指令来实现与外部系统的交互控制功能。在浇铸机器人交互控制中的实际应用表明:该控制系统开放性好,实时性强,运行稳定可靠。

非线性奇异系统非交互控制的反馈实现

研究非线性奇异系统的非交互控制的反馈实现问题.首先给出了非线性奇异系统的向量相对阶与其非交互控制实现的关系;然后对正则非线性奇异系统的反馈控制系统的非交互控制的实现问题,给出了一种可使系统实现非交互控制的反馈律的构造方法.

基于Script交互控制的船用核动力装置虚拟维修研究

分析虚拟现实技术在核动力装置维修中的应用特点,介绍在EON仿真平台上通过Script实现人机交互控制的方法,研制开发了具有交互控制能力的核动力装置虚拟维修训练系统。

矢量场逐次逼近的康复机器人柔顺交互控制

为了实现康复机器人的主动柔顺交互,提出了一种基于矢量场逐次逼近的控制模型;设计了矢量场逐次逼近系统,可输出机器人关节期望位移,该输出能与输入的扭矩、表面肌电及脑电等信号在振幅、频率和相位上保持同步,且通过调节遗忘因子参数值,可改变主动柔顺交互的积极性;利用自行设计的穿着型下肢康复机器人样机进行柔顺辅助实验,以验证所提出控制模型的有效性;通过FFT (Fast Fourier transformation)频谱对机器人关节扭矩的组成成分进行了分析,并采用基于最小二乘法的参数辨识方法实施了重力补偿,以便康复机器人实时控制.实验结果表明,该控制模型对于实现康复机器人与人之间的柔顺交互是有效的.

DVENET中实体交互控制的设计与实现

文中介绍了 DVENET中实体交互控制的设计与实现 .分别从参与者和虚拟环境中实体的角度出发 ,研究了实体交互控制的有关问题 ,在此基础上设计了基于交互原语的对话系统 IPDS。

真车信号采集的虚拟驾驶交互控制研究

利用真车为控制对象,借助DSP处理器TMS320F2812实时地采集驾驶者驾驶汽车而产生的方向、速度、刹车等运动参数,使用串口将采集到的信息传输到计算机中构建的虚拟环境中,实时地完成与虚拟环境的智能交互控制。利用TMS320F2812的模数转换模块和通用I/O模块完成信号的采集和处理,同时为了提高汽车虚拟驾驶的真实感,使用Unre-al引擎渲染虚拟场景,开发了高度真实感的虚拟驾驶场景,使驾驶者在由计算机构造的虚拟场景中获得如同在真实环境中训练的效果。系统已经应用于虚拟校园漫游当中,具有较好的实时性,应用前景广阔。

三维变质心非交互控制的可实现性分析

为解决变质心三通道姿态跟踪问题,研究了三维变质心非交互式控制问题的可实现性。首先,基于矢量力学建立了变质心飞行器的仿射非线性模型;其次,通过推导和分析系统的解耦性矩阵,研究了三维变质心非交互控制的可解性问题,其间定义了变质心非交互控制的直接解耦性矩阵、奇异集及奇异特征参数,给出三种变质心非交互控制实现性类别及按照奇异集进行分类的判断方法;最后,通过数值分析和符号运算研究了变质心总体参数对奇异特征参数的影响,并从中得到了一些有用的结论。本文的研究揭示了变质心非交互控制可实现性的主要影响因素,并为变质心总体参数的优化设计提供了参考。

基于视觉特征库的交互控制方法

针对现有人机交互控制方法在不同应用场景需要采用不同算法,各种样本库训练费时等情况,提出以凸包缺陷面积和来刻画手掌,不需要添加额外样本库,总结出了以物距、手势特征周长、手势特征面积、凸包缺陷三角形面积和等因素为基础的手势特征库,设计出了手势控制的整套算法,并以幻灯片控制为例,使用VS2008和OpenCV完成了交互控制的软件开发;实验结果表明该方法虚拟交互时间在1 ms内,能很好的识别出2种特定的动态手势,解析出多种控制命令,可用于交互系统控制。

虚拟维修系统交互控制方法研究

研究了虚拟维修系统的场景和对象的交互控制问题,为了维修人员的安全,提高设备维修效率,根据EON虚拟现实开发软件,设计了TPO视点变化函数,根据对象的装配/拆卸行为建立视点变化模型,场景及对象的运动导航操作方便;根据武器装备分级维修的特点,采用二维交互设备,设计了对象6自由度运动交互控制方法,提出的节点逻辑分离算法,能够在系统运行状态下解除节点间的隶属关系,解决已分离节点与父节点的运动关联问题,装配/拆卸行为真实感强。实际试验结果表明,所设计的虚拟维修训练系统和虚拟测试系统,对导航方法和交互操作,结果满足要求,为设计提供了依据。

Java与VRML结合实现煤矿事故救援系统的交互控制

随着虚拟现实技术的发展,对虚拟现实场景不仅要求有逼真的效果,同时还要求有生动的交互功能。以VRM L和Java的接口为基础,利用Java语言编写程序脚本,结合VRM L的Script节点实现用户对整个煤矿事故救援训练过程的交互控制。

基于VRML的虚拟实验室交互控制方法研究

介绍一种采用VRML开发的实现数字逻辑电路虚拟实验室交互控制的方法。首先从系统的整体体系结构出发,详细地论述了虚拟实验室交互控制的事件驱动原理,然后以芯片插入面包板为例,给出实现这一交互控制过程的具体方法。

用西门子S7-300实现三台过滤机的自动化交互控制

介绍了通过使用西门子PLC、WINCC、PROFIBUS DP,实现对三台过滤机的自动化交互控制。