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空间站机械臂人机系统设计与验证

宇航学报 2024年第1期45卷 35-42页

作者：朱超薛书骐胡成威王春慧吴志红李德伦谭丽芬北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094 中国航天员科研与训练中心人因工程全国重点实验室北京100094

在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细... 详细信息

在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

关键词：空间站机械臂人机系统协同作业地面验证出舱任务

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防空反导雷达高作战效能人机系统设计方法

现代防御技术 2022年第4期50卷 107-115页

作者：孙涛龙庆华巢育龙董博罗军北京无线电测量研究所北京100854 雷达人机工程联合创新实验室北京100854 中国航天科工集团公司二院未来实验室北京100854

针对复杂信息系统与互联网产品在人机系统设计侧重点的区别,如何将功能需求转化为设计需求,突破传统粗放式设计,提高防空反导雷达人机协同和人机交互能力进行了探讨。提出了一种基于任务特征和时序、以效能为中心的设计思想和理论,给出... 详细信息

针对复杂信息系统与互联网产品在人机系统设计侧重点的区别,如何将功能需求转化为设计需求,突破传统粗放式设计,提高防空反导雷达人机协同和人机交互能力进行了探讨。提出了一种基于任务特征和时序、以效能为中心的设计思想和理论,给出了人机功能分配、智能辅助决策、台位分工、交互界面信息架构等影响人机系统作战效能关键环节的科学化设计新方法。实践表明,基于任务特征和时序、以效能为中心的设计理论和方法有效提升了武器装备人机系统的作战效能。该方法能够有效指导以防空反导雷达为代表的复杂信息系统的人机系统设计,并可为各类强时效性作战人机系统所广泛借鉴和采用。

关键词：人机系统人机交互人机功能分配智能辅助决策台位分工信息架构

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人机融合系统协同与优化方法研究进展

指挥控制与仿真 2024年

作者：王荣浩文晓向峥嵘陆军工程大学国防工程学院南京理工大学自动化学院

人机融合作为决定未来战争形式的关键因素，从提出到兴起备受各国军事领域专家的关注，它是促进人和机器智能协作的一种必要手段。针对人机融合系统，介绍了目前的研究现状、相关重要概念以及实际应用，分析了从无人系统到人机融合的整... 详细信息

人机融合作为决定未来战争形式的关键因素，从提出到兴起备受各国军事领域专家的关注，它是促进人和机器智能协作的一种必要手段。针对人机融合系统，介绍了目前的研究现状、相关重要概念以及实际应用，分析了从无人系统到人机融合的整体发展进程，归纳了人机融合的相关理论和协同策略，得到了人机融合系统的实现框架、协同机制和发展研判，并对其性能优化方法和协同优化关键技术进行了深入剖析。

关键词：人机融合协同策略智能协作性能优化人机系统

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人机系统在移动机器人平台的应用

机器人 2004年第6期26卷 553-557页

作者：王挺王越超中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室

针对机器智能发展研究存在的瓶颈问题 ,研究了人机结合应用的必要性 ,并在此基础上提出“人机系统”的概念 ,探讨了人机系统应用的一般性方法 ,给出人机系统的体系结构、交互原则、介入准则。

关键词：人机结合人机系统介入准则人工权矢量

基于“人-机-环”信息流的机器人手术系统研究与展望

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模式识别与人工智能 2024年第1期37卷 47-57页

作者：崔皓鑫王嵘郑楠章颂任瞳梁渝靖中国科学院大学人工智能学院北京100049 中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室北京100190 中国人民解放军总医院第六医学中心心血管病医学部成人心脏外科北京100853

机器人手术系统凭借微创、精细、灵活、无震颤等优势,在多个外科领域不断得到普及应用.然而,现有的机器人手术系统尚未充分发挥人和机器各自的优势,在智能化交互方面的表现有待提高.因此,文中首先从系统科学的角度分析机器人手术系统中... 详细信息

机器人手术系统凭借微创、精细、灵活、无震颤等优势,在多个外科领域不断得到普及应用.然而,现有的机器人手术系统尚未充分发挥人和机器各自的优势,在智能化交互方面的表现有待提高.因此,文中首先从系统科学的角度分析机器人手术系统中交互关系的发展,并从多方面提出当前人机交互的不足.然后,构建面向机器人手术系统的“人-机-环”信息流框架,以机器人辅助乳内动脉获取手术场景为例,梳理“人-机-环”各部分之间的复杂交互.最后,基于“人-机结合”理论,结合构建的“人-机-环”信息流框架,提出以“人机融合智能共进”为目标的新一代机器人手术系统的设计思路,为实现更安全高效的机器人微创外科手术目标提供借鉴.

关键词：综合集成人机系统信息流机器人手术系统

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步态训练机器人人机系统动力学仿真

高技术通讯 2009年第11期19卷 1153-1158页

作者：张立勋王令军王凤良王克宽高峻哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

基于MATLAB对6自由度步态训练机器人的人机系统进行了动力学仿真研究。应用Newton-Euler法,推导了机器人的运动约束方程和动力学方程,构成了机器人的约束矩阵方程(constrained matrix equation,CME);分析了正常人在平地行走时的步态特征... 详细信息

基于MATLAB对6自由度步态训练机器人的人机系统进行了动力学仿真研究。应用Newton-Euler法,推导了机器人的运动约束方程和动力学方程,构成了机器人的约束矩阵方程(constrained matrix equation,CME);分析了正常人在平地行走时的步态特征,并给出了人在行走时双足对地面的压力模型,利用MATLAB工具箱建立了人机系统动力学仿真模型,并对机器人跟踪人在平地行走的步态轨迹进行了仿真分析。仿真结果表明,步态训练机器人对人的双足负载具有良好的适应能力,可以方便获取机器人的动力学参数。该研究为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据。

关键词：步态训练机器人人机系统动力学仿真 MATLAB

基于操纵力感知场的人机系统操纵舒适性度量方法研究

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机械工程学报 2016年第12期52卷 192-198页

作者：刘明周张淼扈静刘正琼汪海洋合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009 合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

操纵舒适性度量是人机系统研究的一项重要内容。针对操纵舒适受多方面复杂因素的影响,难以准确、稳定地进行度量的问题,重点围绕人与机器二者的关系,构建人机系统操纵力感知场,将各影响因素以及相关的测评方法映射到场结构中进行归类分... 详细信息

操纵舒适性度量是人机系统研究的一项重要内容。针对操纵舒适受多方面复杂因素的影响,难以准确、稳定地进行度量的问题,重点围绕人与机器二者的关系,构建人机系统操纵力感知场,将各影响因素以及相关的测评方法映射到场结构中进行归类分析。提取人、机接触应力和操纵者的肌肉应力作为场源核心参量,以同二者相对应的感知强度作为场强参量,利用史蒂文斯幂定律定量描述接触应力、肌肉应力与其对应的感知强度的映射关系,并以高斯势函数表征感知强度与舒适性之间的关系,最终依据操纵力感知场的分布特性,从局部和整体两方面实现操纵舒适性综合度量。应用该方法进行汽车刹车踏板操纵舒适性测评实验,实例分析结果表明,所得操纵舒适性指数与主观测评结果一致,该方法能够作为主观测评的有效补充,为人机系统操纵舒适性优化设计提供理论依据和数据支持。

关键词：人机系统操纵舒适性操纵力感知场操纵舒适性指数

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一类具时滞的人机系统的Hopf分支分析

哈尔滨工业大学学报 2008年第11期40卷 1789-1792页

作者：王洪滨高晓艳哈尔滨工业大学数学系

研究了控制力中时滞对人机系统的Hopf分支性质的影响,通过对系统的线性化的特征方程的分析,发现当时滞经过某临界值时系统会产生Hopf分支.利用规范型理论和中心流形定理给出了关于分支周期解的稳定性及Hopf分支方向的计算公式,数值模拟... 详细信息

研究了控制力中时滞对人机系统的Hopf分支性质的影响,通过对系统的线性化的特征方程的分析,发现当时滞经过某临界值时系统会产生Hopf分支.利用规范型理论和中心流形定理给出了关于分支周期解的稳定性及Hopf分支方向的计算公式,数值模拟与理论分析结果具有一致性.可见,通过调整时滞的大小可以实现对系统动力学行为的控制.

关键词：人机系统时滞稳定性 Hopf分支

防老年人跌倒的助老机器人人机系统动态稳定性分析模型

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西安交通大学学报 2020年第8期54卷 67-76页

作者：穆小奇张小栋徐海鹏李亮亮西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学陕西省智能机器人重点实验室西安710049

针对现有助行机器人防老年人跌倒的安全保障措施不够完善、模型存在局限性的问题,建立了防止老年人跌倒的助老机器人人机系统动力学模型,对人机系统的动态稳定性展开分析研究。首先,建立了人体倒立摆动力学模型,得到了人体动态稳定性区... 详细信息

针对现有助行机器人防老年人跌倒的安全保障措施不够完善、模型存在局限性的问题,建立了防止老年人跌倒的助老机器人人机系统动力学模型,对人机系统的动态稳定性展开分析研究。首先,建立了人体倒立摆动力学模型,得到了人体动态稳定性区域以及人体跌倒的可能形式;其次,分别从前倾、后倾、左倾和右倾4种情况建立了防老年人跌倒的人机系统动力学模型,并给出了系统动态稳定必须满足的约束条件;最后,通过求解人机系统动力学方程对人体和助老机器人的动态稳定性分别进行了分析判断,并搭建了实验平台,分别对4种情况进行了实验,验证了模型的有效性。实验结果表明:在4种情况下,助老机器人的倾角均小于1°,人体的倾角均能在短时间内迅速下降至0°,所建人机系统可满足动态稳定性要求,所设计的助老机器人在帮助使用者进行户外行走过程中,能够起到防止老年人跌倒的目的。所提基于动态稳定性分析的动力学模型可为同类机器人控制研究提供理论基础,有助于助老机器人实用化。

关键词：助老机器人动态稳定性人机系统动力学模型