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基于情绪体验的ASD儿童干预机器人造型研究

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包装工程 2024年第6期45卷 74-85页

作者：孙福旭张丙辰王瑞陈秋羽陆蕴妍江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116

目的为提升ASD儿童干预机器人的训练效果,为教辅人员、设计师等提供参考,提出以ASD儿童情绪体验特点为基础的干预机器人拟人化造型特征评价方法。方法对市场上的机器人造型样本进行拟人度评分,并从中选取代表性样本;从20余项HRV指标中... 详细信息

目的为提升ASD儿童干预机器人的训练效果,为教辅人员、设计师等提供参考,提出以ASD儿童情绪体验特点为基础的干预机器人拟人化造型特征评价方法。方法对市场上的机器人造型样本进行拟人度评分,并从中选取代表性样本;从20余项HRV指标中筛选出8项代表性指标,通过HRV实验收集数据;使用改进的PAD情绪量表获取ASD儿童情绪体验主观得分;通过逐步回归法筛选出对情绪体验得分影响较大的HRV指标;以HRV指标为自变量、情绪体验得分为因变量,建立回归关系,为ASD儿童干预机器人造型的设计和方案评价提供理论依据。结果研究表明,几何型机器人往往带来“放松的”情绪体验,类人型机器人会带来“高兴的”情绪体验,而真人型机器人则可能带来“焦虑的”情绪体验。同时,ASD儿童的愉悦度、唤醒度、优势度与HRV指标之间存在一定的相关性。结论将改进的PAD情绪量表应用于ASD儿童干预机器人的造型评价中,建立情绪体验和HRV指标之间的回归模型,为设计和评估适合ASD儿童的机器人提供了理论依据,更好地促进了ASD儿童干预机器人的发展。

关键词：情绪体验 ASD儿童干预机器人心率变异性 PAD情绪量表

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基于ARCS的ASD儿童绘本角色设计研究

包装工程 2024年第10期45卷 236-246页

作者：王瑞张丙辰孙福旭陈秋羽陆蕴妍江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116

目的为提升ASD儿童情绪学习动机,探究不同角色形象在基本情绪学习中的激发作用,以绘本角色造型为切入点,为绘本角色设计和干预训练提供参考。提出一种基于ARCS动机模型的角色设计研究方法。方法首先,结合ARCS动机维度,建立了一套适用于... 详细信息

目的为提升ASD儿童情绪学习动机,探究不同角色形象在基本情绪学习中的激发作用,以绘本角色造型为切入点,为绘本角色设计和干预训练提供参考。提出一种基于ARCS动机模型的角色设计研究方法。方法首先,结合ARCS动机维度,建立了一套适用于绘本角色研究的指标体系。在文献研究的基础上,筛选出7项代表性眼动指标和1项情绪匹配数据,并利用眼动仪收集这些指标的实验数据;其次,采用熵权法计算眼动实验客观指标的权重,并使用逼近理想解法(TOPSIS)确定三大角色样本类型的综合排序。结果研究发现,与其他类型的角色相比,在ASD儿童中,器物角色的动机反馈效果更佳,并且这几类角色对ASD儿童的眼动指标都有不同程度的影响,因此每个角色的干预效果也不尽相同。结论将ARCS动机理论模型引入绘本角色设计中,结合眼动实验解析动机策略与角色特征元素之间的关联性,能更有效地改善干预训练中缺乏学习动机的情况;建立评价体系有助于为后续相关设计提供研究思路。

关键词： ARCS动机模型 ASD儿童绘本角色眼动实验熵权-TOPSIS法

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基于Coons造型的Catmull-Clark细分曲面补面方法研究

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基于Coons造型的Catmull-Clark细分曲面补面方法研究

作者：孙福旭大连交通大学

学位级别：硕士

复杂曲面类零件的制造技术已被广泛地用于航空、航天、能源、国防等领域,是国家安全和大国地位的重要战略保障。复杂曲面类零件数控加工的过程中,为解决加工模型数据修补和刀位偏置模型干涉处理等问题,常常需要曲面补面(又称曲面填充)... 详细信息

复杂曲面类零件的制造技术已被广泛地用于航空、航天、能源、国防等领域,是国家安全和大国地位的重要战略保障。复杂曲面类零件数控加工的过程中,为解决加工模型数据修补和刀位偏置模型干涉处理等问题,常常需要曲面补面(又称曲面填充)技术。目前,细分曲面建模方法广泛应用于影视、动画等领域。相比于NURBS造型方法,细分曲面建模方法更加适合复杂曲面模型的设计和制造加工。近年来,关于细分曲面数控加工技术的吸引了广大学者进行研究。Coons造型方法基于四边界的数据信息构建曲面模型,使得Coons曲面可以作为曲面补面的工具。目前关于利用Coons造型进行Catmull-Clark细分曲面补面研究的文献还未见报道。因此,为了解决细分曲面加工模型数据修补和刀位偏置模型干涉处理等问题,本文通过研究和发展Coons造型方法,进行了基于Coons造型的Catmull-Clark细分曲面补面方法研究。全文主要研究内容如下:(1)详细分析了Catmull-Clark细分曲面的几何细分规则和拓扑细分规则,利用Catmull-Clark细分曲面控制网格的拓扑结构特性,研究了Catmull-Clark细分曲面分片表示的元胞数据结构和实现方法。对比分析了Catmull-Clark细分曲面控制网格和极限网格,提出了采用极限网格构建加工模型的方法。根据局部细分矩阵特征分析和双三次均匀B样条曲面理论,研究极限网格顶点位置、法向和内部正则极限顶点曲率计算方法。(2)分析和研究了Coons曲面的基本原理和造型方法,分别建立了对应的给定边界的Coons曲面的补面方法、给定边界和跨界切矢的Coons曲面的补面方法、给定边界和跨界切矢、跨界导矢的Coons曲面的补面方法。为了简化曲面的表达式,利用角点信息和混合函数来定义边界曲面和跨界切矢,研究了基于双三次Coons曲面的补面方法。(3)研究和发展了Coons曲面的基本原理和造型方法,在插值四边界曲线的基础上,增加了插值内部十字线的约束条件。重新推导了混合函数,并建立了不同情况Coons曲面表示方法。在此基础上,分别建立了对应的给定边界的Coons曲面的补面方法、给定边界和跨界切矢的Coons曲面的补面方法、给定边界和跨界切矢、跨界导矢的Coons曲面的补面方法。同时,为了简化曲面的表达式,利用角点信息和混合函数来定义边界曲面和跨界切矢,研究了基于插值十字线的双三次Coons曲面的补面方法。本文所提出的多种Coons曲面的补面方法均通过算法实例验证。

关键词：曲面补面曲面干涉处理数控加工 Catmull-Clark细分曲面 Coons曲面

基于情绪体验的ASD儿童干预机器人造型研究

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包装工程 2023年

作者：孙福旭张丙辰王瑞陈秋羽陆蕴妍江苏师范大学

目的为提升ASD儿童干预机器人的训练效果，为教辅人员、设计师等提供参考，提出以ASD儿童情绪体验特点为基础的干预机器人拟人化造型特征评价方法。方法首先，通过对市场上机器人造型样本进行拟人度评分并从中选取代表性样本，其次，从2... 详细信息

目的为提升ASD儿童干预机器人的训练效果，为教辅人员、设计师等提供参考，提出以ASD儿童情绪体验特点为基础的干预机器人拟人化造型特征评价方法。方法首先，通过对市场上机器人造型样本进行拟人度评分并从中选取代表性样本，其次，从20余项HRV指标中筛选出8项代表性指标，通过HRV实验收集数据，再次，使用改进的PAD情绪量表获取ASD儿童情绪体验主观得分，然后，通过逐步回归法筛选出对情绪体验得分影响较大的HRV指标，最后，以HRV指标为自变量、情绪体验得分为因变量，建立回归关系，为ASD儿童干预机器人造型的设计和方案评价提供了理论依据。结果研究表明，几何型机器人往往带来“放松的”情绪体验，类人型机器人会产生“高兴的”情绪体验，而真人型机器人则可能带来“焦虑的”情绪体验。同时，ASD儿童的愉悦度、唤醒度、优势度与HRV指标之间存在一定的相关性。结论将改进的PAD情绪量表应用于ASD儿童干预机器人的造型评价中，建立情绪体验和HRV指标之间的回归模型，为设计和评估适合ASD儿童的机器人提供了理论依据，更好地促进ASD儿童干预机器人的发展。

关键词：情绪体验 ASD儿童干预机器人心率变异性 PAD情绪量表

基于情绪体验的ASD儿童干预APP角色造型研究

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包装工程 2023年第8期44卷 140-152页

作者：韦懿洋张丙辰孙福旭王瑞江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116

目的面对我国ASD儿童数量逐年上升的情况,为干预APP角色造型设计提供优化设计思路,提出一种基于情绪体验的卡通角色造型设计研究方法。方法首先,结合文献从20余项HRV指标中筛选出8项代表性HRV指标,通过HRV实验收集8项指标数据;其次,... 详细信息

目的面对我国ASD儿童数量逐年上升的情况,为干预APP角色造型设计提供优化设计思路,提出一种基于情绪体验的卡通角色造型设计研究方法。方法首先,结合文献从20余项HRV指标中筛选出8项代表性HRV指标,通过HRV实验收集8项指标数据;其次,结合改进的语义量表整理情绪体验得分;再次,运用逐步回归分析法筛选出对情绪体验得分影响最大的3项HRV主因子;最后,建立多元回归方程,探求情绪体验得分与3项HRV指标间的回归关系。结果研究发现,ASD儿童对三类角色中的器物角色的情绪体验反馈最为明显,且具有方圆形主体轮廓和梯形、圆形组合部件的器物角色能够提高LF/HF、SDNN,并降低M–HRT,进而获得愉悦的情绪体验。结论融合改进的语义量表建立情绪体验与3项HRV指标间的多元线性回归模型,为ASD儿童干预APP卡通角色造型的设计与方案评价提供了理论依据,且符合ASD儿童情绪体验的角色造型设计能够激发儿童兴趣、提升交互体验、增强干预效果。

关键词：情绪体验 ASD儿童 HRV 干预APP 角色造型

基于ASD儿童需求分析的干预APP交互设计研究

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包装工程 2022年第18期43卷 122-135页

作者：张丙辰杨俞玲韦懿洋孙福旭王瑞江苏师范大学机电工程学院江苏徐州221116 盐城工业职业技术学院汽车与交通学院江苏盐城224300

目的目前我国自闭症谱系障碍儿童数量逐年上升,为提升ASD儿童干预APP的训练效果、提高界面设计中合理决策的效率,提出一种基于Kano-熵权法的ASD儿童需求分析方法。方法首先,基于Kano模型收集ASD儿童干预APP的需求,并根据相对满意度系数... 详细信息

目的目前我国自闭症谱系障碍儿童数量逐年上升,为提升ASD儿童干预APP的训练效果、提高界面设计中合理决策的效率,提出一种基于Kano-熵权法的ASD儿童需求分析方法。方法首先,基于Kano模型收集ASD儿童干预APP的需求,并根据相对满意度系数将其分为基本型、期望型、兴奋型三类;其次,运用熵权法计算各项需求指标的客观权重值;然后,结合权重值大小与ASD儿童干预训练的相关性进行案例设计实践,并通过人机交互测试验证基于ASD儿童需求分析的干预APP是否有效地发挥了干预APP的效能。结论融合Kano-熵权法的ASD儿童干预APP交互设计,将需求指标分为内容性、操作性和视觉性三个维度且内容性需求所占比重最大,在此基础上运用人机交互测试验证APP的干预效果,发现改进后的APP可以丰富界面内容、提升干预操作、增强视觉吸引力。基于ASD儿童需求分析的干预APP交互设计通过对内容、操作及视觉性需求的优化,能够增强指示性、延长训练时长,提升干预训练的有效性,为后续相关设计提供了参考和依据。

关键词：需求分析 Kano 熵权法 ASD儿童干预APP

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儿童情景互动玩具的NFC贴片设计应用

丝网印刷 2023年第14期 42-44页

作者：陈庆洁孙福旭何烨楠江苏师范大学江苏圣理工学院

针对当前资源日益紧张的问题,结合NFC技术对儿童情景互动玩具应用可持续设计理念进行设计实践。应用NFC贴片设计的儿童情景互动玩具,让儿童在沉浸式的娱乐中增强环保意识,为“双碳”目标的实现做出进一步的努力。

关键词：可持续设计 NFC 儿童情景互动玩具情景化设计

基于LSP模式的绘本干预ASD儿童情绪研究

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丝网印刷 2023年第21期 40-42页

作者：王瑞孙福旭陆蕴妍江苏师范大学机电工程学院

以教育理论作为参考,针对ASD儿童不平衡的学习风格,从LSP教育理论出发,结合优秀绘本案例以及ASD儿童学习风格,探寻绘本干预对于调节情绪的优势。

关键词： ASD儿童 LSP模式绘本干预

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欠驱动仿生机械手的研究

南方农机 2019年第11期50卷 39-39页

作者：孙福旭刘蓟南张千宇沈阳工学院辽宁抚顺113122 抚顺矿业集团西露天矿辽宁抚顺113001

欠驱动仿生机械手的设计与控制研究一直都是近年来国内外的重点研究课题。欠驱动是指在一个工作系统中控制变量的个数少于系统自由度的个数。由于目前的技术还不能实现将驱动电机做到十分轻巧,利用欠驱动系统将有效减少驱动数量。其优... 详细信息

欠驱动仿生机械手的设计与控制研究一直都是近年来国内外的重点研究课题。欠驱动是指在一个工作系统中控制变量的个数少于系统自由度的个数。由于目前的技术还不能实现将驱动电机做到十分轻巧,利用欠驱动系统将有效减少驱动数量。其优势在于驱动数量少,在保证工作的条件下使结构更加简单,可以降低造价、减轻系统重量、节约能量以及增加系统的灵活性。文章就欠驱动仿生机械手国内外研究现状进行论述,分析了驱动仿生机械手的结构特点。

关键词：欠驱动仿生机械手自由度