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人-机-环境共融的智能假肢膝关节研究进展
编辑人员丨2023/11/25
智能假肢膝关节作为下肢假肢中最重要的部件,是一种人-机-环境高度共融的复杂系统,解决此共融系统中的关键科学问题是实现假肢穿戴者步态自然柔顺的必要条件.以仿生设计、智能感知和智能控制这3个主要研究方向为切入点,综述智能假肢膝关节的研究进展.仿生设计的重点在于如何通过仿生结构与驱动设计,使假肢关节拟合人体关节驱动/阻尼代偿机制;智能感知聚焦于如何建立人-机-环境交互通道,实现人体运动意图识别与人机协同任务中的混合决策;智能控制主要关注如何在动态环境中调整假肢运动或驱动策略,使假肢更接近于人体正常的步态特征.最后,探讨智能假肢膝关节在人.机-环境共融研究中的发展方向与挑战,其中研究重点包括主被动混合代偿驱动、人体自主使能控制以及人-机-环境双闭环交互.
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编辑人员丨2023/11/25
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人体动态行走中的人-机-环境共融研究
编辑人员丨2023/8/6
人-机-环境共融的基础理论和设计方法是下一代机器人关键技术的研究热点[1] ,原因主要在于,目前基于传统理论的多数机器人是与人隔离的,不具备与人进行智能交互的能力,且由于在机器人的感知、认知以及控制等方面存在技术瓶颈,导致多数机器人还很难融入人的生产生活场景中,与人友好交互合作. 传统机器人的能力特征可以归纳为人-机空间隔离、人-机非接触、预编程规划、示教盒或者遥控器交互、刚性本体. 相比较而言,基于人-机-环境共融机器人的重要特征是人-机同一场景环境、人-机协调互补并自适应环境、预测人的意图、学习人的技能、人-机友好安全交互合作. 在人-机的关系上,人的优势是智能和学习,包括经验与快速决策、逻辑思维与推理、对复杂环境变化的感知、学习与技能增长等;而机器人的优势是作业辅助能力,包括连续作业、耐疲劳、速度、精度、重复一致性等.要使人-机协调形成优势互补,亟需机器人能力要突破3个方面的挑战:①人-机安全协调——随着机器人进入人的生活场景,人-机将频繁接触,机器人在操作过程中要确保人-机-环境的安全,而人类误操作、机器人故障、环境变化不可避免,如何保障这种机器人操作的安全性,对人-机共融建模和主被动柔顺关节控制等技术提出挑战;②复杂环境感知——目前多数传统机器人只能在预先已知和人工布局的环境中工作,具有已知、简单、非动态、结构化等特点,而人-机-环境共融要求机器人在不可预知动态、复杂、非人工的环境中完成操作,对机器人基于多模态的人-机-环境感知技术提出了更高要求;③人-机友好交互——目前多数传统机器人人-机友好性差、智能程度弱、鲁棒性低、环境感弱.
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编辑人员丨2023/8/6
