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。

康复机器人的人机交互控制技术研究进展

康复机器人的应用研究能够有效地解决脑卒中疾病或意外事故引起的运动障碍患者运动康复需求的问题,是国际机器人领域的一个研究热点。文章从康复机器人的需求和功能设计、主被动训练康复机器人控制技术、患者运动意图信息感知技术和人机交互控制技术以及人机交互控制的安全稳定性等方面综述了康复机器人关键技术的研究进展,展望了人机交互控制技术的发展趋势,以期为康复机器人的研发工作提供一些借鉴。

康复外骨骼柔性髋关节设计与人机交互控制

针对患者髋关节运动康复治疗过程中,辅助力不能随人体下肢参数实时调整的问题,提出了基于摩擦力补偿和模糊阻抗控制的人机交互控制方法.基于髋关节生物学基础进行仿生机构设计,并且为避免人体下肢阻抗参数对柔性髋关节输出的影响,进行人机系统动力学建模.基于扩展卡尔曼滤波进行电机内部摩擦力补偿,减小摩擦力对电机输出位置的影响.用辨识算法估计人体下肢阻抗参数,并基于模糊阻抗控制构建闭环人机交互控制器,实时调整接触力,实现步态轨迹训练.实验验证了康复外骨骼柔性髋关节设计的合理性和人机交互控制器方法的有效性.

粒子植入机器人粒子规划及人机交互控制研究

针对前列腺粒子植入治疗存在的粒子植入精度低、效率低、人机交互不自然和操作复杂等问题,提出一种基于动态规划的粒子植入规划算法来提高粒子植入效率,通过仿真将其与贪婪算法、蚁群算法等启发式算法进行对比,指出该算法更加稳定,满足临床需求.提出了前列腺粒子植入机器人的人机交互控制方法,建立了操纵杆与机器人运动的增量式映射关系,医生通过操纵杆实时控制机器人运动,从而实现在良好的人机交互操作下精准、高效地完成粒子植入手术.搭建了前列腺粒子植入机器人实验平台,实验结果验证了粒子植入规划方法的有效性,且人机交互控制映射和控制延迟均满足临床手术要求.

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。

基于单片机的人机交互间歇控制的研究

借助STC89C52单片机、键盘、数码管、可控硅、电磁阀、气缸来实现间歇控制。单片机与键盘、数码管的配合使用,可以通过键盘动态设置延时的时间,延时时间范围0～999 s。该实验台用到单片机两个定时器T0、T1,单片机IO口输出脉冲信号给光藕,光藕控制双向可控硅导通与关断,从面控制交流电磁阀通断电。电磁阀再通过气缸推动按钮开关,达到间歇控制被测试产品的目的。实验结果表明,该方案性能稳定,实验约10万次未见异常。综上所述,基于单片机的间歇控制比传统的间歇控制有寿命长、布线简单、可靠性高、噪音低等优点。

国外有人/无人机协同作战研究现状与发展趋势

针对现阶段无人机智能化程度相对有限的问题,分析有人/无人机协同作战。梳理有人/无人机协同作战的概念、特点需求及历史概况;描述美国、俄罗斯、英国等国有人/无人机协同作战的研究现状;结合科技进步与战争形态发展,重点梳理有人/无人机协同作战的关键技术,对有人/无人机协同作战的发展前景进行展望。结果表明,该分析可为我军发展有人/无人机混合编队提供参考。

基于Leap Motion的仿生机械臂交互控制系统研制

针对目前仿生机械臂控制系统在自然交互性和效率方面存在的问题,该文设计了一种基于Leap Motion体感技术的仿生机械臂控制系统。采用Leap Motion对操作者手部关键点空间坐标进行采集,提出了一种新型的手部姿态算法,将空间坐标转化为手部的角度参数,控制机械臂完成同步仿生运动。实验测试结果表明,该系统可实时控制机械臂较为准确地模拟人体手臂的大多数动作。

基于FPGA的4自由度机械臂控制系统设计及实现

以FPGA为核心控制器，选用高效的空心杯电机、高精度的电机驱动器及高性能的增量式光电编码器设计了一个连杆结构的4自由度机械臂。在QuartusⅡ软件平台中，设计了FPGA与上位机PC的串行通信接口及光电编码器信号采集电路．对编码器输出的信号进行了滤波、四倍频和鉴相设计。基于VC＋＋设计了上位机PC人机交互控制界面，实现了对机械臂单关节和多关节联动的控制。实际应用表明，设计的4自由度机械臂能较稳定、灵活地完成用户指定的动作及目标物体的抓取和搬运．证明了设计的合理性。

一种新型可变径管道机器人的结构设计与控制实现

基于ATmega128单片机的管道探测机器人系统,包括硬件系统设计以及软件程序实现。为满足不同工业环境的需要,设计了无线与RS485总线两套通信方案进行人机交互控制系统与单片机的通信。独特的变径结构可以让机器人适应不同管径的管道,配合高效的电池切换算法,可以使其更好的适应工业环境。为了观察管道内部信息,安装了一个可360°旋转的摄像头,将管道内部画面实时传送给上位机。

基于ARM的焊接机器人示教控制系统设计

设计了一种基于ARM的焊接机器人示教控制系统,介绍了该控制系统的硬件电路组成与软件实现流程。以ARM11系列S3C6410为主控芯片,在该核心控制器上扩展了CAN2.0通讯接口以及RS232通讯接口,通过CAN2.0与步进电机控制器通讯实现XYZ-R轴运动控制。使用MFC智能设备应用程序创建相关按钮控件、编辑控件设计人机交互界面。控制系统的人机交互界面、操作界面简单实用。采用val语言制定再现编程指令,可对焊缝轨迹进行焊接示教。通过搭建焊接仿真实验平台,进行示教再现测试实验,证明该控制系统能满足复杂的焊缝轨迹的焊接,同时该操作系统操作简便,性能稳定。

基于Leap Motion的六自由度机械臂控制系统

最新体感设备Leap Motion的面世提供给用户一种全新的体验,即通过跟踪探测动态手势可以进行体感游戏、虚拟演奏、凌空绘画等的非接触式人机交互。本文设计了一种新型的移动机械臂控制系统,即利用Leap Motion体感设备控制器代替传统的人机交互方式,进行人体手部动作的数据采集,将其识别的手势动作经过计算机分析处理后,控制六自由度的机械臂进行旋转、抓取等任务。文章分析了Leap Motion的原理和技术基础,然后给出了整个系统中六自由度机械臂的控制模型。实验测试结果表明系统可实时控制机械臂并较为准确地模拟人体手臂的大多数动作。

PLC在四臂锚杆钻车电气控制系统中的应用

介绍了PLC在控制系统中对四臂锚杆钻车的工作状况进行实时监控,及时发现和处理各种故障隐患,保证电气控制系统正常安全运行。

基于虚拟现实技术的油田仿真培训系统的设计

油田作业培训的安全问题一直备受关注,为了保证油田作业培训的安全性,将虚拟现实技术应用于油田仿真培训工作,建立油田仿真培训系统。该系统基于虚拟现实技术,设计了油田仿真培训系统的总体结构,提出了演示、操作演练和考评三种培训模式,阐述了交互式菜单和对三维实体的交互式操作两种人机交互方式,引入了虚拟人和虚拟手的模型及控制技术。该系统虚拟场景逼真,培训功能齐全,用户可以进行多视点、多场景的浏览,让用户有身临其境的感觉,目前已经应用到实际培训中,效果良好。

肌电信号在外骨骼助力机器人发展中的应用研究

外骨骼助力机器人将先进的机器人技术与康复医学进行融合,最终目的是取得更好的恢复效果。肌电信号在外骨骼助力机器人发展中得到了长足的发展,基于表面肌电信号的人机交互控制优于传统固定程式控制。本文论述了目前外骨骼机器人的分类、表面肌电信号的分析与提取以及人机交互控制等内容,最后展望了表面肌电信号在外骨骼助力机器人研发中的未来研究趋势。

基于Flash的微生物发酵平台

针对目前高校微生物发酵专业学生难以实现学习与实践相结合的状况,本文利用3DSMax建模技术和Flash动画技术以及ActionScript 3.0编程技术创建功能强大适应于专业学生实践的微生物发酵平台。在3DSMax中创建发酵罐模型和各种阀门及管线并进行级联;在Flash中模拟基本操控知识测试、演示模式和演练模式,实现二、三维联动;运用ActionScript 3.0编程技术实现排序题和选择题的设计、键盘控制设计和碰撞测试设计。该平台具有仿真度高、人机交互控制性强和可移植性等特点。

基于禁忌表的输入容错处理方法

在设计各种软硬件人机交互控制设备时,输入容错处理是必然遇到的一个问题。常规做法是用大量逻辑判断进行处理,但是这种方法代码容易出错,而且当设备控制关系需要改变时,控制程序也需要重新编写,极大影响系统的可靠性和编程效率。提出一种新的输入控制容错处理方法——"禁忌表"方法,将整个设备的输入控制关系整合在一起。按照本文方法,在设备的控制关系发生改变的时候,只需改动"禁忌表",控制程序无需改动,从而大大提高系统的开发速度。

基于Leap Motion手势识别机械臂的研究

提出了一种基于Leap Motion识别手势控制机械臂的方法.该方法首先使用Leap Motion对人体手部深度点云信息进行提取,获得手部位姿态、手指位姿以及手势识别.然后将手部各关节点的空间姿态坐标转换为机械臂每个关节的控制角度.最后通过串口与下位机Arduino进行信息交互,实现机械臂向前、左右、抓取等动作.实验表明,该方法可以准确识别人体手势,实时控制机械臂.

助老伴行机器人的设计开发

老龄化的加剧使得社会上体力衰弱、行走不便的老年人数量越来越多,针对老年人群的生活需求设计开发了一台助老伴行机器人。通过对老年人日常生活面临的困境的分析,确立了机器人的主体功能,并以此为基础对机器人进行了总体设计;在机器人总体设计的基础上,完成了对该机器人的整体结构尺寸设计,以及各功能部件的详细设计;同时还对结构姿态变换控制系统和基于触觉力的人机交互控制系统进行了设计,采用双电机差速驱动控制方法,实现机器人的前进、后退、转弯等动作。最后,搭建了结构姿态变换和在线行走驱动系统两实验平台,经试验验证,机器人结构姿态变换控制系统和人机交互控制系统满足设计要求,在线行走驱动准确率达到了96.1%,满足使用要求。

基于STM32的轨道交通暖通空调自动控制系统设计

为了提高轨道交通暖通空调自动控制能力,提出基于STM32的轨道交通暖通空调自动控制系统。设计轨道交通暖通空调自动控制的系统结构,采用APLC21160逻辑处理控制器作为轨道交通暖通空调自动控制的数字处理芯片,进行轨道交通暖通空调自动控制系统的助力传感控制设计,结合嵌入式的集成处理器和FPGA逻辑处理芯片实现轨道交通暖通空调自动控制系统的集成控制信息处理,采用STM32低功耗信息处理终端设备实现对轨道交通暖通空调自动控制系统硬件集成匹配,进行轨道交通暖通空调控制系统的模块化设计。采用模糊PID控制算法,构建轨道交通暖通空调自动控制约束对象模型,提高轨道交通暖通空调控制能力。采用频率耦合控制方法,进行轨道交通暖通空调控制律的优化处理。设计仿真实验,结果表明:设计的轨道交通暖通空调自动控制系统的稳定性较高,收敛性性较好,参数调节能力强,可以实现对轨道交通暖通空调的智能控制。