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基于VR技术的遥操作仿真技术研究
本文给出一个基于VR技术的遥操作仿真演示系统,该系统使操作人员通过与虚拟环境中的运动客体进行交互,达到远程遥控真实世界中受控物体的目的.
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遥操作脑立体定向手术的临床初步应用
目的 评价应用CAS-R-5远程立体定向机器人系统,实施遥操作脑立体定向手术的临床实用性、操作精确性和手术安全性.方法 回顾性分析2005年9月至2006年9月,我们应用CASR-5型机器人系统实施遥操作无框架脑立体定向手术32例.遥操作是专家在北京通过数字专线,控制位于远在1300千米以外的延安机器人,对患者实行手术.术后随访3～14个月(平均12个月),观察定位精度及症状改善情况.结果 临床成功完成无框架定向脑手术32例,定位操作均一次性完成,远程定位精度是(1.50±0.32)mm,无手术相关并发症.结论 本结果提示无框架立体定向遥操作治疗和诊断颅内病变是安全可行的.
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语音交互技术在机械臂遥操作中的应用研究
目的 研究语音交互在机械臂遥操作控制中的绩效与控制特性.方法 基于机械臂显控界面工效学研究仿真平台、讯飞语音识别与合成SDK,研制了机械臂遥操作语音控制仿真实验测试平台.结合机械臂遥操作任务,针对性进行了语音识别率测试;开展了不同难度的舱段转位、大小臂组合及单关节位置任务的语音/触摸两种控制方式比较研究.结果 对于机械臂半自主控制任务,在控制准确性相当的情况下,与触摸控制方式相比较,语音控制方式可以明显提高操作速度,降低控制难度,降低操作负荷、视觉负荷和认知加工负荷.结论 对于较复杂、操作负荷较大的半自主控制任务,语音控制方式比触控方式具有更好的适用性,可明显提升控制绩效与体验,降低负荷.
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机械臂遥操作任务中操作者的情境意识分析
目的 面向各类机械臂遥操作任务,测量并分析操作中人的情境意识(situation awareness,SA),以指导未来机械臂遥操作系统的界面设计和人员训练评价.方法 在6自由度机械臂仿真操作平台上,根据有无数值信息和3种不同数量摄像机图像设置,设计两因素的2×3实验,用冻结法采集操作者SA水平、眼动数据、绩效数据.结果 在提供数值辅助信息和4摄像机图像界面的组合下,操作者情境意识水平优;通过分析SA水平与绩效数据的相关性,表明对相关情境要素的正确认知能够保证更优秀的操作绩效.结论 可从提高操作者SA水平的角度来指导机械臂遥操作任务的界面设计和人员训练.
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控制域大小及障碍对遥操作者认知和操作的影响
目的 探究虚拟机械臂遥操作实验环境中控制域大小和障碍对空间站遥操作中的人因的影响.方法 构建了虚拟机械臂遥操作实验环境,首先对40名受试者进行认知能力测试,综合安排实验顺序以减少个体因素的影响,然后实验设置了不同的机械臂长(1.5 m,3.0 m,6.0m,12.0 m)和有无障碍的环境,记录对接时间、修正距离和碰撞次数3项绩效指标,使用列联表进行处理和分析.结果 控制域增加对于碰撞次数减少的效果在有障碍的情况下更显著,障碍对碰撞次数的影响随臂长增加而越来越小.此外,控制域大小对对接时间的影响对于空间认知能力低者比较敏感,有无障碍对修正距离的影响对于空间认知能力低者更敏感.结论 增加控制域大小可以放大操作员对有无障碍物之间的认知差异,但可以减少障碍物环境中的碰撞.具有良好空间认知能力的操作人员更易受到控制域变化的影响,空间认知能力较差的操作人员更容易受到障碍的影响.
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机械臂遥操作过程的视觉信息呈现方式
视觉信息作为人获取信息的主要部分,对空间遥操作任务能否顺利完成扮演极其重要的角色.对空间遥操作过程的视觉信息呈现方式进行研究梳理以及优缺点分析,对于设计符合人类操作习惯、减少操作失误以及事故发生的视觉信息呈现方式有重要意义.目前,空间遥操作中主要的信息呈现方式有摄像头视频反馈信息(人为现场监控辅助信息)、虚拟现实界面信息等.本文结合国内外研究文献,对这几种信息呈现方式进行梳理、分析和总结,并对空间遥操作过程的视觉信息呈现方式的发展前景进行了展望.
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基于激光鼠标传感器的导丝遥操作系统的设计与试验
针对介入手术中导丝遥操作,提出了一种用激光鼠标作为传感器的导丝运动检测方法,并进行了试验.在此基础上设计了一种导丝遥操作系统,包括导丝的检测装置和操纵装置及上下位机控制软件.在搭建的实验平台上进行了试验,用所得到的数据分析了操作时间与导丝和目标点的距离以及目标点角度间的关系.试验结果验证了系统的可行性,为进行下一步研究打下了基础.
