基于共享控制的人机灵巧力触觉交互系统设计与实现

发布时间：2018-01-04 12:07

本文关键词：基于共享控制的人机灵巧力触觉交互系统设计与实现　出处：《仪器仪表学报》2017年03期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：人能够在复杂感知的相互协调下做出决策并完成灵巧操作。将视听觉和力触觉等不同模态相融合,可以提高操作者对虚拟场景或远程环境的感知,进而改善操作效果。如何协调人的操作和虚拟环境中目标机器人系统的自主性,则是人机交互中的一个关键问题。为此,本文基于Unity3D引擎建立了虚拟场景,并实现了omega.7力反馈平台与虚拟场景之间的通信。进而,创建了基于碰撞检测的虚拟距离传感器,实现了虚拟场景中目标机器人对周围环境的探测。然后,设计实现了人机力触觉交互共享控制算法,将人的智能决策与灵巧操作优势同目标机器人的自主算法相融合,使得目标机器人系统的控制权限可以在人手操作和机器人自主算法之间连续平滑转移。由此,实现了人与虚拟环境和目标机器人之间功能多样、场景逼真的视听觉和灵巧力触觉多模态交互,从而为医学、康复、军事、娱乐等领域中的人机交互提供了一种解决方案。
[Abstract]:People can coordinate the perception in the complex to make decisions and complete the operation. The visual and auditory and dexterous haptic integration of different modes, the operator can improve the perception of the virtual scene or remote environment, and improve the operation effect. How to coordinate the autonomy of the target robot system operation and the virtual environment, it is a a key problem in human-computer interaction. Therefore, this paper based on the Unity3D engine to build a virtual scene, and realizes the communication between omega.7 force feedback platform and the virtual scene. Then, created a collision detection virtual distance sensor based on the detection of the surrounding environment of the target robot in the virtual scene. Then, the design and implementation of the man-machine haptic interaction sharing control algorithm, the intelligent decision people and dexterous manipulation advantages with independent algorithm of the target robot integration, makes the target robot system Can control permissions between manual and robot autonomous algorithm for continuous smooth transfer. Thus, achieved between human and virtual environment and target robot functions, realistic audio-visual and dexterous haptic multimodal interaction, so as to rehabilitation, medical, military, entertainment etc. in the field of human-computer interaction provides a solution.

【作者单位】：南开大学机器人与信息自动化研究所;天津市智能机器人技术重点实验室;
【基金】：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA041403) 国家自然科学基金(61403215) 天津市自然科学基金(13JCYBJC36600)项目资助
【分类号】：TP391.9;TP11
【正文快照】： 1引言人机交互(human-robot interaction,HRI)研究人与机器人之间的关系,是机器人领域的研究热点,也是制约机器人在极限环境下应用的一个技术瓶颈[1-2]。借助计算机化的系统和软件,可设计出能够使用户更加自然、有效地与机器人进行交互的系统,比如采用数据互动、图像互动、语

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