软件设计模式在数控系统人机界面开发中的应用

随着开放式数控系统的发展,对数控系统人机界面的设计提出了更高的开放性和可靠性等要求。本文采用软件设计模式方法,在分析了开放式数控系统功能界面需求的基础上,引入了观察者模式和桥接模式的软件设计方法,阐述了其实现结构与运行机制,设计了一个基于以上软件模式的人机界面。结果表明:采用此类方法可实现系统结构合理化,提高系统可靠性,增强系统的扩展性。     

基于线素的力觉人机交互建模和实时渲染方法

针对空间路径引导的力觉交互过程,提出了线模型的建模思想以及实时渲染方法。在建模方法中,提出线素的概念,把三维空间复杂轨迹分解为基于线素(LIXEL)的有序拓扑装配连接。线素间的拓扑关系采用特征点描述,基于特征点实现基本线素的拼接和顺序定义。在实时渲染方法中,提出了一种基于DeCasteljau算法的三阶Bezier曲线模型的快速碰撞检测算法,以满足1kHz力信号更新率的要求,并提出了在书法力觉交互过程中基于检测特征点平面的稳定性处理方法。基于线模型方法构建了具有力反馈的书法训练系统,并进行了试验验证,证明采用线模型方法构建的力觉交互系统能够稳定、逼真地模拟钢笔书法训练时的力觉导引过程。     

基于人在回路的地面无人平台仿真系统设计

地面无人平台(unmanned ground vehicle,UGV)已成为各国军事装备自动化和智能化的发展方向,针对UGV仿真系统存在人类智能融合度低、功能不完善和不便于进行算法测试等问题,通过引入人在回路的输入模型,设计了一种具有更强智能性的UGV仿真系统.该仿真系统以机器人操作系统(robot operating...     

飞机驾驶舱人机界面综合评估

为了解决飞机驾驶舱人机界面综合评估的问题,构建了一个综合评估模型,提出了一种基于改进层次分析法的评估方法。首先,通过指标体系建立流程构建了评估指标体系,然后通过加入专家自我评估表将不同专家的评估结果组合,最后通过某型飞机驾驶舱人机界面仿真平台进行评估验证。评估结果表明：该模型合理,该评估方法简单有效,并且该方法适用于和飞机驾驶舱人机界面类似复杂系统的综合评估。     

基于权值惩罚法自适应人机协同避撞策略

针对协同避撞过程中人机权值难以适应不同驾驶员与工况的问题,提出了一种自适应人机协同避撞策略。基于单点预瞄驾驶员模型,根据驾驶员决策意愿搭建了表征驾驶风格的驾驶员模型。基于距离策略,提出避撞模式切换策略,设计模型预测控制器跟踪规划路径。提出驾驶员权值惩罚法,首先根据驾驶员参数与道路条件对驾驶员权值进行先验条件的惩罚,其次引入碰撞、侧滑和越出车道三种事故风险度,设计模糊控制器,依据事故风险度对避撞过程中的驾驶员权值进行实时惩罚。仿真结果表明所提出的人机协同避撞策略可实时调整人机权值,显著降低事故风险,从而在协调人机有效避撞同时保证行驶安全性与稳定性。     

新型全触屏人机交互模式对驾驶风险的影响特性

针对新型全触屏人机交互界面（Human-Machine Interface）对驾驶过程带来的潜在风险,通过搭建2类真实道路驾驶数据采集平台,本文分别在新型全触屏和传统物理按键模式下采集了26名被试的空调操作相关数据。选取任务总时长、注视切换次数、视线离开前方总时间和车道位置标准差（SDLP）共4个指标,对4种车速下的1012组有效数据进行分析,结果表明：4种车速下全触屏HMI的4个指标平均值均高于物理按键,且全触屏HMI的任务总时长、注视切换次数、视线离开前方总时间以及SDLP的平均值相比物理按键分别增加了34.7%、13%、50.7%、37.8%。两种交互模式下任务总时长和视线离开前方总时间的平均值均随着车速的增加而呈现下降的趋势,而SDLP的平均值随着车速的增加而增大。总体而言,全触屏模式增加了驾驶人的视觉负荷,对于驾驶过程带来了一定的风险。     

机床设备设计中的人因学

依据人因学原理,设计具有合理人机界面的机床设备,提高机床操作的舒适度、安全性和功效。     

基于视觉的人机协同的用户操作意图预测

提出了一种自然交互方式的用户操作意图的预测算法。通过采集人体骨骼数据,建立人体手臂运动模型。采用机器视觉方式提取目标物体的特征值并建立意图模型。采用层次分析法对表达用户意图的主导因子进行权重匹配。该算法采用并行处理的方法对用户意图进行预测。通过相关实验,验证了预测算法的可靠性,该算法有助于提高人机交互的效率。     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

基于I2 C的射频激励器人机交互系统设计

介绍一种基于I2C的射频激励器的人机交互系统。该系统平台采用ARM单片机作为主控控制器,基于I2C总线实现了射频激励器中基带编码模块,射频输出模块和射频处理模块的人机交互,即射频激励器参数的动态控制和基于frame buffer机制的液晶屏幕显示控制。经测试,系统运行稳定可靠,具有通用性和实用价性。