人机交互的变刚度机构设计及最优锤击轨迹研究

为增强机器人末端执行机构的操作能力以及保障人机交互的安全性,提出了一款具有刚度可变、能量存储、环境适应性强、人机安全交互等多种功能的变刚度机构(Variable Stiffness Mech⁃anism,VSM)。首先,介绍了该机构通过多个磁体轴向排列并相互作用实现刚度可变功能的原理,并提出数种不同的刚度模式;然后,将VSM搭载在一台6-DOF机器人系统上进行一系列锤击碰撞实验,展示并分析了VSM具有的优良能量存储能力和自适应能力;其间,依托该机器人系统并利用Python软件和有限元分析等方法探究了如何通过VSM实现最优的锤击轨迹以及最佳锤击效果;最后,分析了进行硬性碰撞实验时对机器人造成的潜在损伤并如何调节VSM刚度以缓解这类损伤。结果表明,VSM的存在可以在低刚度阶段吸收大部分传递给机器人的冲力,从而可以有效避免机器人系统在进行类似工作时造成的损伤。

基于HCI-S标准的安全信息反馈设计方法

该文提出一种安全交互应用的设计方法,有助于设计基于用户界面模式的安全信息反馈,然后用安全人机交互的评估标准来评估反馈的结果。当检测到威胁,安全信息反馈通过指定的视觉和听觉渠道形成反馈界面来有效的提示用户,让用户对系统的充分信任。

人工智能背景下的“增强工作”

个人欲望的无限性与个人能力的有限性之间构成了尖锐的矛盾。人类除通过分工解决这一矛盾以外,通过发明各种工具,特别是人工智能这种“特殊劳动力”也能够有效地解决这一矛盾。人工智能延伸了人的智力,一定程度上弥补了劳动力智力的不足,扩大了劳动范围,提高了劳动效率。人工智能促使人类社会由信息社会转向智能社会,人工智能逐渐融入人类的工作和生活,成为人类不可或缺的“伴侣”。人类智能与人工智能各有优劣,把两者有机地整合起来,增强工作,才能实现合规律性与合目的性相统一的劳动目的。为了增强工作,应当做好三个方面的工作:一是保证人机交互安全,二是促进人机共存演化,三是增进人机相互理解。人机交互安全是增强工作的基础,人机共存演化和人机相互理解是增强工作的手段。

基于力传感器的下肢康复机器人柔顺控制

针对下肢康复训练机器人被动训练过程中没有考虑到人机交互力可能对患者造成二次损伤问题,提出一种基于力传感器的下肢康复训练机器人柔顺控制的方案。通过位置控制内环进行轨迹跟踪训练,通过力传感器将检测到的力作用于阻抗控制力外环,当人机交互力大于设定阈值时进行柔顺运动,并且考虑到过大力值转化的顺应位移可能过大问题,通过设定角度阈值,对顺应位移进行限制,避免关节运动范围过大对患者造成伤害。当小于阈值时按照原定的轨迹继续进行被动康复训练。实验结果表明,所设计控制算法实现了对被动训练过程中力的柔顺控制,在保证康复训练效果的同时提高了康复训练的安全性。