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基于增强现实-触觉感知的混合交互接口与人机互补操作算法
1.痛点问题 协作机器人与人类共享工作空间,通过直接(即物理上)或间接地与人类交互共同开展操作任务。相比传统工业机器人,协作机器人有更高的安全性和更易于编程的特点,能够通过人类示教部署于各种不同的任务并灵活地与人类配合。随着传统工业机器人带来的效率提升趋于饱和,能够安全配合人类的协作机器人能够进一步提高制造业的生产效率,带来可观的经济效益。然而,现有的协作机器人存在以下两大痛点问题。 问题一:安全和效率之间的权衡一直是人机交互中未系统解决的开放性问题。当存在人机直接接触时,为了保证人的安全,现有的协作机器人是通过中止正在进行的任务、顺从人的干预以保证安全;然而,不论人是有意地干预(即工人直接抓取机械臂来引导其任务)还是无意地接触机器人,都将造成机器人暂停手头工作;直到人类停止干预,机器人才能继续执行它的任务。虽然这种人机协作方式能够保证机器人与工人合作的安全,但因为机器人需要在不同的工作模式之间切换,其工作效率将会受到影响。 问题二:如何提高人的示教效率为协作机器人的另一大痛点问题。协同机器人多用于能够灵活拆装的生产线,以适应新的任务,因此新任务的编程效率很大程度上决定了工作效率。基于人类示教的编程方式具有自然、本能的优势,能够直接传递人类的操作技巧与经验。其中,将示教轨迹参数化为可以编辑修改、适应不同任务的形式是提高效率的核心问题。该示教轨迹不光应该包含机器人末端的运动数据,而且应该包含同时调整的冗余关节运动数据,从而同时完成末端主任务与关节避障任务,以适应工作环境。现有的示教方式未能结合离线示教与在线介入,因此无法适用于需要同时记录机器人末端和关节的示教任务。 2.解决方案 本项成果基于增强现实-触觉感知技术,开发了混合交互接口与人机互补操作算法,以解决上述痛点问题。 ①对于问题一,本项成果提出了自适应视觉控制与零空间阻尼控制的协作框架:在有限视场、未校正相机、关节奇异的情况下,保证了机器人在整个工作空间内的全局稳定性;在不影响机器人末端任务的前提下,允许人类专家随时、安全地介入以改变机器人关节姿态,以应对环境动态变化或突发事件,从而实现了安全与效率并重的人机协作方式。 ②对于问题二,本项成果构建了增强现实-触觉感知的混合接口,让人类专家可以在任务和冗余联合空间进行双手演示,同时记录机器人末端与机器人关节的数据。示教轨迹基于DMP方法进行参数化,能够根据不同任务所需的末端位置、关节角度、运动速度进行自适应调整,在保证末端任务精度的同时完成关节的避障任务。 技术核心: ①基于增强现实-触觉感知的混合交互接口; ②用于双手示教的机器人轨迹学习方法; ③自适应全局稳定控制算法。 预期产品:用于人机互补协同操作的设备与软件 3.合作需求 1)资金需求:本项成果开发的人机互补协作平台,在硬件与软件研发阶段需要资金投入,需约250-500万元人民币; 2)孵化资源:公司研发所需办公及研发场地、实验室、分析与测试实验室等; 3)团队:协作平台开发团队、商务开发与合作团队、财务、法务等支持团队; 4)生产制造企业合作:提供人机协同操作的场景与需求,开展工厂真实环境的测试与部署; 5)基础研究合作:与协作机器人、增强现实、触觉感知方向的国内外基础研究团队合作,开发新的交互设备与算法。
清华大学 2022-11-02
一种含新能源电力系统调峰需求的评估方法
本发明公开了一种含新能源电力系统调峰需求的评估方法,包 括:统计发生概率大于 0.95 的正净负荷预测误差边界值,发生概率大 于 0.95 的负净负荷预测误差边界值;生成位于正净负荷预测误差边界 和负净负荷预测误差边界之间的净负荷预测误差代表场景;根据所得 的净负荷预测误差代表场景,对次日可能发生的净负荷场景进行预测; 计算预测得到的净负荷场景中的最大峰谷差,作为所求的电力系统次 日的调峰需求。本发明可以根据日前预测的新能源出力的随机特征而 制定出更加准确的调峰需求容量,从而使得电力系统在保证安全运
华中科技大学 2021-04-14
一种支撑海量分布式电源并网的群控群调软件
1.痛点问题 由于新能源发电易受气候环境影响、出力具有强随机波动性、且缺乏惯量支撑能力,以新能源为主体的新型电力系统供电结构将发生根本性变革,“灵活性匮乏”将成为长期矛盾,亟需汇集各类资源参与调节,增强系统灵活性、适应性。随着分布式电源和多样性负荷的接入配电网,配电网已经成为支撑高比例分布式电源安全并网、提高电网供电可靠性、挖掘新型可调控资源灵活性的关键所在,亟需研究支撑海量分布式电源并网的群控群调的关键技术,研发支撑海量分布式电源并网的群控群调软件,实现分布式资源的自律和输配电网的协调,促进高比例新能源的安全并网和可靠消纳。 2.解决方案 本项技术实现了支撑海量分布式电源并网的群控群调,主要技术要点: 1)利用量测系统采集的信息估算电力系统的实时运行状态,给出各母线的电压和相角,各线路和变压器的潮流,各光伏逆变器有功无功出力。 2)以集群状态估计的结果为基础,计算出当前时刻群内完整的有功、无功潮流分布和电压分布,覆盖变压器、光伏及储能节点和馈线。 3)基于集群控制子站对能源进行主动管理,通过控制区域内的分布式电源及其他可控资源,加以灵活有效的协调控制技术和管理手段,实现对现存资源的高效利用和可再生能源的高度兼容。 4)建立在配电自动化主站及分布式发电集群控制子站基础上的高级管理计算系统,支持在正常运行状态下以经济性为目标,以安全性为约束获得集群的日前重构组态方案,在紧急状态下以运行安全为首要目标,进行实时性的快速集群重构控制。 3.合作需求 寻求应用场景和资源对接,应用场景和业务能覆盖新疆、甘肃、江苏、浙江等新能源大省,并且与新能源领域的大中型企业有合作经验,同时具有一定的技术开发能力、市场推广资源和现场工程实施经验,能与现有团队形成合力,通过信息领域与能源领域的交叉研究,突破支撑海量分布式电源并网的群控群调的软硬件难题。为保障项目实施质量和进度要求,拟合作团队需通过ISO9001质量管理体系认证,且是国家高新技术企业。期望通过合作,全面开展产品和服务的推广销售,力争在一年内形成规模化产值,同时在各个省份组织相应的实施团队,高质量完成项目的交付,并持续做好技术支持和各项售后服务。
清华大学 2022-11-28
一种小粒谷物种子灌浆前期内含物获取装
本实用新型涉及一种小粒谷物种子灌浆前期内含物获取装置,包括支撑脚,支撑脚顶部设有工作台,工作台一侧设有压榨槽;工作台另一侧设有转轴,转轴上连接有压杆,压杆侧面设有挤压头;压榨槽底部侧面设有底漏板卡槽;压榨槽中间部位设有离心管卡槽;底漏板卡槽中用以放置底漏板;底漏板板面上分布有多个漏孔;底漏板板面中间位置设有导流锥。该技术方案解决了小粒种子取胚乳的难题,同时可以用于含水量较高的植物地上茎、地下块根和块茎等样品。该技术方案的有点在于汁液榨取方便,可更换的底漏板和尼龙袋避免样品的相互干扰,导流锥可以保证榨出的汁液快速地、尽可能多地流进离心管。
青岛农业大学 2021-04-13
一种分子生物试验用试管自动清洗灭菌装
本实用新型公开了一种分子生物试验用试管自动清洗灭菌装置,包括底座,所述底座边角设有支杆,所述支杆上端滑动连接有支撑板,所述支杆一侧滑动连接有调节箱,所述调节箱固定连接于支撑板,所述支撑板中间位置固定有电机,所述电机输出端设有主动齿轮,所述支撑板下端设有固定板,所述固定板一侧设有从动齿轮,所述从动齿轮啮合连接于主动齿轮,所述从动齿轮中间嵌有转轴,所述转轴贯穿连接于固定板,所述转轴一端设有清洁布,所述底座上端设有传送带,所述传送带上端一侧设有试管支架,所述传送带中间位置设有加热装置,所述加热装置一端连接有紫外线照射装置,本实用新型结构简单,减少了中间工序,使得试管清洗灭菌效果更好。
青岛农业大学 2021-04-13
山东蓝贝思特教装集团股份有限公司
山东蓝贝思特教装集团股份有限公司 2022-11-01
基于摩擦纳米发电技术的自驱动感官控制人机交互系统
感官控制的人机交互(human-machine interface, HMI)可以在人和外界 设备之间建立新的自然交流途径,有利于提高人们的生活品质,例如,有意识 地眨一下眼睛,即可开/关电灯。传统的采用眼为微弱的体表生物电信号,却 忽略了眨眼引起的太阳穴附近皮肤的微小运动。本项目采用摩擦纳米发电技术 (triboelectric nanogenerator, TENG ),设计一种微运动 / 位移传感器 (mechnosensationalENG, msTENG),对于该微小运动的探测有极高的灵敏度 (数百倍于同步眼电信号),并且相对于传统的眼电探测电极具有更好的耐久 性和稳定性。通过与眼部巧妙的附着方式,获取高灵敏度和持久稳定的眨眼 信号采集,并将此眼部微动传感器用于人机交互,构建了眼动控制家用电器 和眼动虚拟打字界面等人机交互系统。这一研究的开展,给感官控制人机交 互领域注入了新的设计理念,使得通过眨眼来控制外部设备有希望从实验室走 向我们的日常生活。 关键技术: (1)  基于摩擦纳米发电技术的眼部微动传感器设计(包括工作模式的选择, 摩擦材料、电极材料的选择及加工等)以及器件制作工艺水平,都将直接影响 传感器的灵敏度、稳定性、美观舒适性,这在整个系统中是最为关键的技术。 (2)  眼部微动传感器在眼部周围附着方式的设计,需要保证器件的灵敏度、 信号的稳定性和操作的方便性,并考虑使用上的舒适美观。这是这项技术能否进 入人们实际生产生活的重要因素之一。 (3)  基于眼部微动传感器的人机交互界面的开发,要求功能适用、界面友 好、操作简易、性能稳定,便于正常人群和闭锁综合征LLock-in,)患者等特 殊人群的使用,这是这项技术具有重要应用前景的关键技术之一。创新点: (1)     首次将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动高灵敏传感器作为替 代传统生物电传感器应用于感官控制的人机交互系统,为人工智能领域注入了 新的传感器设计理念。 (2)     将基于摩擦电和静电感应耦合的自驱动眼部微动传感器巧妙地固 定在眼镜架上,并做到位置可微调,对比传统的眼电传感器将多电极贴在眼部 附近,不仅美观舒适、成本低廉和操作简单,而且采集的信号灵敏度高,信号 输出稳定可靠。 (3)     摩擦电和静电感应耦合的传感技术,采用的单电极信号采集,直 接采集微运动引起的电信号,从信号采集源头上突破了传统的生物电信号采集 弊端(采集多电极间势差变化信号),可提高传感器的灵敏度数百倍。因此,避 免了传统眼电系统中精准识别算法的开发和严格操作技术的培训等。市场及经济效益分析: 基于摩擦纳米发电技术的微动传感器制作成本低廉,因其高灵敏度和 可靠性带来的后端设备简化,以及其操作的简易性和侃戴的美观舒适性,都 将促成该项研究成果走出实验室服务于广大群众,特别是渴望与外界因此具有非常大的市场价值。恢复交流的特殊疾病患者们,而这一群体在中国高达20 万人并有逐年上升的趋势。
重庆大学 2021-04-11
一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法
本发明公开了一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法,引入 臂型角来定义手臂肩关节、肘关节和腕关节形成的平面与参考平面的 夹角大小。通过手掌和肩关节的位置差来确定手臂末端的位置,手臂 末端的姿态通过手掌、拇指和手掌末端形成的平面与肩关节坐标系的 相对姿态来确定。得到人体手臂的臂型角以及手臂末端的位置和姿态, 就可以由控制系统计算出机械臂的七个自由度的角度,从而实现机械 臂的精确控制。本发明与现有技术相比,具有以下优点:基于手臂臂 型角的仿人机械臂体感的控制方法,将人体手臂的位置和姿态进行了 完整的定义,
华中科技大学 2021-04-14
一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法
本发明公开了一种仿人机械臂体感控制系统及控制方法,引入 臂型角来定义手臂肩关节、肘关节和腕关节形成的平面与参考平面的 夹角大小。通过手掌和肩关节的位置差来确定手臂末端的位置,手臂 末端的姿态通过手掌、拇指和手掌末端形成的平面与肩关节坐标系的 相对姿态来确定。得到人体手臂的臂型角以及手臂末端的位置和姿态, 就可以由控制系统计算出机械臂的七个自由度的角度,从而实现机械 臂的精确控制。本发明与现有技术相比,具有以下优点:基于手臂臂 型角的仿人机械臂体感的控制方法,将人体手臂的位置和姿态进行了 完整的定义,
华中科技大学 2021-04-14
行距无级快调缽苗栽秧机及其制造关键技术研究与开发
本项目针对我国插秧机械长期照搬日、韩栽植参数体制导致我国水稻种植体制未能按照我国国情发展这一基本事实。创新研制一种分秧与放秧分离的行距可快调的新型缽苗栽秧机。解决我国多少年一贯制的不论品种、不论土壤肥水条件、不分地域、千篇一律的固定行距机械种植模式问题,形成原创技术。
扬州大学 2021-04-14
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