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考虑个体习惯的轮椅机器人人机共享避障方法

浙江大学学报（工学版） 2024年第11期58卷 2299-2308页

作者：王义娜曹晨杨佳琪俞彦军傅国强王硕玉沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870 高知工科大学智能机械系日本高知7820003

为了避免个体操作习惯对智能轮椅机器人(WR)人机共享运动控制的影响,引入动态强化学习策略,基于三重奖励系统建立个体操作习惯与碰撞风险的关联特性,提出能够自适应用户行为及保证安全性的模糊强化学习状态融合式共享控制策略.为了实现... 详细信息

为了避免个体操作习惯对智能轮椅机器人(WR)人机共享运动控制的影响,引入动态强化学习策略,基于三重奖励系统建立个体操作习惯与碰撞风险的关联特性,提出能够自适应用户行为及保证安全性的模糊强化学习状态融合式共享控制策略.为了实现机器人的智能操控,采用距离型模糊推理算法建立基于座椅压力的方向意图识别模型和机器人人机共享控制框架.面向用户意图方向与机器人实际方向的偏差度,分别基于高斯函数与偏差率建立当前奖励函数与预测奖励函数,以估计用户操作习惯.基于边界距离建立任务奖励函数,以估计人机安全性.基于模糊强化学习策略,利用三重奖励函数构建用户操作习惯与安全性的关联性,以动态调整共享控制中的用户控制权重,适应个体习惯,提高人机共享的操控精度和安全性.在实验室搭建试验环境,验证了所提算法的有效性.

关键词：智能轮椅机器人距离型模糊推理算法模糊强化学习个体习惯人机共享控制

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康复机器人具有速度决策的每步限时学习控制方法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2679-2684页

作者：单芮孙平王硕玉沈阳工业大学人工智能学院沈阳110870 高知工科大学智能机械系统工程学院日本高知7828502

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型... 详细信息

为了提高康复步行训练器人的智能性和安全性,提出一种运动速度决策的康复训练机器人限时学习迭代控制方法,目的是抑制训练者位姿不确定性和人机速度不协调对系统安全性能的影响.建立具有系统不确定偏移量的康复步行训练机器人动力学模型,通过比较康复训练机器人当前的运动速度和训练者的实际步行速度,提出机器人运动速度的决策方法,从而使康复者在主动训练模式下实现人机速度协调运动;进一步,利用机器人决策的运动速度和动力学模型建立跟踪误差系统,提出有限学习时间的迭代控制方法,并基于Lyapunov理论验证跟踪误差系统的有限时间稳定性.仿真对比分析和实验结果表明,所提出的速度决策方法和跟踪控制方法能使人机系统协调地进行主动模式的康复训练.

关键词：康复步行训练机器人每步限时学习运动速度决策迭代学习控制人机速度协调主动康复训练

从人机交互到人机共协计算——人机关系的思想演化和未来展望

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科技导报 2024年第8期42卷 6-20页

作者：王晨任向实高知工科大学信息学院日本高知782-8502 世界华人华侨人机交互协会加拿大多伦多N2V2X6

作为跨学科领域,人机交互已成为推动信息时代发展、将计算技术惠及大众的重要动力。在回顾当下人机交互领域进展的同时,探寻技术背后的思想演化路径,尝试阐述一个更为宏观地看待人机关系和未来创新的哲学认识,其中包括:简述人机交互的... 详细信息

作为跨学科领域,人机交互已成为推动信息时代发展、将计算技术惠及大众的重要动力。在回顾当下人机交互领域进展的同时,探寻技术背后的思想演化路径,尝试阐述一个更为宏观地看待人机关系和未来创新的哲学认识,其中包括:简述人机交互的定位和贡献;从人机交互的历史分析当下技术现象的演化过程;通过理解人机之间的相克问题,提出“人机共协计算”理论,讨论人与技术的理想关系。基于以上认识,从学术思想、研究教育、人类社会影响、信息传播和产品技术5个方面提出建议,以期为未来人机交互和相关信息技术的发展提供一些方向性启发。

关键词：人类生存人机理想关系人机交互人机共协计算身-知-心

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从人机交互到人机共协计算

新华文摘 2024年第16期 120-125页

作者：王晨任向实高知工科大学信息学院世界华人华侨人机交互协会

近年来随着数字化浪潮延展至人类生活的各个场景,人机交互(human-computer interaction,HCI)逐渐从一个陌生的专业名词潜移默化地进入人们的视野,“交互”“体验”“设计”等词汇越来越普遍地成为技术报道的切入方式。用户对数字产品的... 详细信息

近年来随着数字化浪潮延展至人类生活的各个场景,人机交互(human-computer interaction,HCI)逐渐从一个陌生的专业名词潜移默化地进入人们的视野,“交互”“体验”“设计”等词汇越来越普遍地成为技术报道的切入方式。用户对数字产品的使用评价也更多集中在对交互的直接感受,而非具体的技术参数或算法。当今社会,绝大多数人都可以随时随地使用智能手机,其中就包括各种人机交互理论和技术,从用户可见的窗口菜单系统(WIMP)到看不见的交互系统可用性和易用性设计等,人机交互与人类现代生活深深绑定。

关键词：人机交互系统可用性专业名词窗口菜单智能手机 WIMP 数字化浪潮易用性设计

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福祉机器人基础研究与系统开发及展望

沈阳工业大学学报 2024年第5期46卷 514-525页

作者：王硕玉杨俊友高知工科大学系统工程群日本高知7828502 沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

以沈阳工业大学中日福祉机器人研究中心科技成果为主线,指出福祉机器人领域中某些观念误区、基础研究的重要性及推广应用中的技术瓶颈。提出福祉机器人的简明定义,从系统构成角度阐明福祉机器人与工业机器人的本质区别,并以自主研发的... 详细信息

以沈阳工业大学中日福祉机器人研究中心科技成果为主线,指出福祉机器人领域中某些观念误区、基础研究的重要性及推广应用中的技术瓶颈。提出福祉机器人的简明定义,从系统构成角度阐明福祉机器人与工业机器人的本质区别,并以自主研发的机能康复机器人、部分失能者自立生活辅助机器人、完全失能者护理机器人等为例,通俗地论述了其社会背景、基本研究理念、具体研究内容及难点、取得的创新性成果及正在攻关的挑战性课题。对福祉机器人新兴领域的科研机遇、人才需求、市场规模及就业前景等进行了展望。

关键词：福祉机器人康复医疗机器人生活辅助机器人护理机器人智能系统开发

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多策略融合改进的飞蛾火焰优化算法

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2862-2871页

作者：何加文许贤泽高波武汉大学电子信息学院武汉430072

针对飞蛾火焰优化算法容易出现局部最优解、接近全局最优时开发能力不足等问题,提出一种多策略融合改进的飞蛾火焰优化(RGMFO)算法。在每次迭代开始时,使用随机反向学习策略获得高质量飞蛾种群;利用高斯变异将较差的火焰个体替换为优秀... 详细信息

针对飞蛾火焰优化算法容易出现局部最优解、接近全局最优时开发能力不足等问题,提出一种多策略融合改进的飞蛾火焰优化(RGMFO)算法。在每次迭代开始时,使用随机反向学习策略获得高质量飞蛾种群;利用高斯变异将较差的火焰个体替换为优秀个体;使用阿基米德螺线、权重因子和围绕最优火焰飞行3种方式改进飞蛾更新机制。为验证所提算法的有效性,与11个不同类型的基准函数进行寻优测试,基准函数实验结果与秩和检验表明:相较于其他优化算法及其他MFO改进算法,所提算法具有更好的全局搜索能力与更高的寻优精度。将所提算法应用于减速器设计和槽形舱壁设计的实际工程场景中,以进一步验证算法的实用性与可行性。

关键词：飞蛾火焰优化算法多策略融合随机反向学习高斯变异智能优化

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透明可开关的超宽带频率选择表面电磁屏蔽研究

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物理学报 2024年第12期73卷 170-179页

作者：王成蓉唐莉周艳萍赵翔刘长军闫丽萍四川大学电子信息学院成都610065 成都锦城学院电子信息学院成都611731

高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.... 详细信息

高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.利用液态金属流动性作为电磁屏蔽的切换开关,利用其导电性及Ω型频率选择表面(FSS)结构设计实现超宽带电磁屏蔽.该FSS结构由三层透明材料构成,中间层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),顶层和底层为聚二甲基硅氧烷(PDMS),且其中嵌有正交排列的Ω型微通道.通过对微通道中注入液态金属,可将该FSS结构的频率响应从全通状态切换到带阻状态.双层Ω型微通道设计可增强液态金属的流动性并减半其用量,同时实现18.1 GHz以下(覆盖P,L,S,C,X和Ku波段)超宽带电磁干扰抑制,且具有高达80°的极化角度稳定性.所设计的FSS电磁屏蔽结构单元81%的面积未覆盖金属,可获得良好的光学透明性.通过仿真计算TE和TM两种极化方式下的反射系数和吸收率,深入分析了所设计结构的超宽阻带和高角度稳定性机理.对所设计结构进行制备和实验测试,测试结果与仿真结果基本吻合,验证了所设计FSS结构的超宽带电磁屏蔽性能.

关键词：电磁屏蔽频率选择表面液态金属光学透明可开关

用于超声散斑跟踪血流测速的多角度平面波局部运动补偿

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 155-164页

作者：杜吉媛何冰冰郎恂吕闻冰张榆锋云南大学信息学院昆明650504

血流速度剖面用于计算壁面剪切率等血流动力学指标,与动脉粥样硬化病程发展密切相关。超快超声散斑跟踪广泛用于血流速度剖面估计,然而多角度平面波复合成像存在血流散射体的运动伪影,不利于流速估计。提出了一种多角度平面波复合成像... 详细信息

血流速度剖面用于计算壁面剪切率等血流动力学指标,与动脉粥样硬化病程发展密切相关。超快超声散斑跟踪广泛用于血流速度剖面估计,然而多角度平面波复合成像存在血流散射体的运动伪影,不利于流速估计。提出了一种多角度平面波复合成像的局部运动补偿法,对射频信号时间序列的相邻帧进行局部运动补偿来消除不同径向位置的运动伪影,从而提高流速测量准确性。相比直接相干复合,B-MoCo法将仿真、仿体实验中流速测量结果的归一化均方根误差平均减小了10.37%、37.82%,说明了B-MoCo法的有效性。基于兔骼动脉的实测实验进一步证明了B-MoCo法的临床可行性。综上,B-MoCo法能够有效提高血流速度剖面的测量精度,有助于相关心血管疾病的早期诊断与病程监测。

关键词：超声多角度平面波复合局部运动补偿血流速度剖面散斑跟踪

SAMI2模型理论研究顶部电离层分季夜间中纬电离峰的形成机制

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地球物理学报 2024年第8期67卷 2875-2885页

作者：胡坤蔡红涛张宏杨璐冰陈睿一武汉大学电子信息学院武汉430072

近年来多种观测表明夜间中纬电离层存在电离密度峰值,但是夜间中纬电离峰(Mid-latitudinal Ionization Peak,MIP)结构的形成机制尚不完善.利用Swarm-A卫星观测数据,本文首先统计了地磁平静期分季夜间中低纬电离层电离密度的空间分布,结... 详细信息

近年来多种观测表明夜间中纬电离层存在电离密度峰值,但是夜间中纬电离峰(Mid-latitudinal Ionization Peak,MIP)结构的形成机制尚不完善.利用Swarm-A卫星观测数据,本文首先统计了地磁平静期分季夜间中低纬电离层电离密度的空间分布,结果表明夜间MIP结构在低太阳活动强度和午夜后最显著,主要出现在磁纬±40°附近.然后,本文首次使用SAMI2模型成功重现了低太阳活动强度春分日地磁平静期夜间MIP结构,模拟结果表明MIP结构在午夜后和顶部电离层-等离子体层最显著.通过重构SAMI2模型中电离层电离密度连续性方程的计算揭示了各种物理过程对于450 km高度顶部电离层夜间MIP结构的贡献.日落前后东太平洋扇区率先形成南半球MIP结构,中纬电离层较长时间的光电离、东向磁偏角导致的赤道向中性风和较弱的PRE电场均有利于其形成.深夜MIP结构的形成机制主要是西向纬向电场导致的向内E×B漂移,通过快速降低低纬电离层电离密度形成MIP结构.模拟结果还表明中性风对于夜间MIP结构的贡献取决于其等效垂直风的地方时-纬度分布.

关键词：中纬电离峰 Swarm-A卫星 SAMI2模型理论研究

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