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本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多感知數(shù)據(jù)融合的人機(jī)自然交互系統(tǒng)，包括MEMS手臂跟蹤裝置、視覺(jué)跟蹤裝置，以及安裝在操作者的手掌上的力反饋裝置，上述各裝置由PC終端控制，PC終端包括手臂運(yùn)動(dòng)解算模塊、圖像處理模塊、力學(xué)解算模塊和虛擬場(chǎng)景渲染模塊；虛擬場(chǎng)景渲染模塊根據(jù)手臂運(yùn)動(dòng)軌跡和手指運(yùn)動(dòng)軌跡生成虛擬手臂和手指，力學(xué)解算模塊根據(jù)虛擬手指與虛擬物體的碰觸信息，計(jì)算操作者當(dāng)前狀態(tài)下應(yīng)得到的期望反饋力矢量；本發(fā)明可滿足手臂大范圍運(yùn)動(dòng)情況下的手臂運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤要求；其次，可通過(guò)圖像信息測(cè)量操作者手指的運(yùn)動(dòng)軌跡，可精確測(cè)量手指上多個(gè)關(guān)節(jié)的角度；再者，可為操作者提供力反饋和虛擬場(chǎng)景的視覺(jué)反饋，增強(qiáng)系統(tǒng)的臨場(chǎng)感、交互性。

突破了人機(jī)交互遙操作機(jī)器人的力感知、力反饋、力控制三大關(guān)鍵技術(shù)，研制成功人機(jī)交互遙操作的關(guān)鍵支撐設(shè)備，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

智能交互式上肢康復(fù)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了現(xiàn)有動(dòng)力型上肢康復(fù)機(jī)器人將電機(jī)放在運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足。在系統(tǒng)控制上，設(shè)計(jì)了多模態(tài)控制（語(yǔ)音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機(jī)交互控制需要，同時(shí)還設(shè)計(jì)了多種訓(xùn)練模式（被動(dòng)訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練等）。醫(yī)、患、機(jī)三者交互，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)生跟患者，醫(yī)生與機(jī)器，患者與機(jī)器之間的遠(yuǎn)程、無(wú)線控制。

1.痛點(diǎn)問(wèn)題 多年來(lái)，工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析算法和模型都是基于大量代碼實(shí)現(xiàn)，效率低，難以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)發(fā)。同時(shí)，工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析模型處理過(guò)程多由多個(gè)算法通過(guò)一定的計(jì)算流程構(gòu)成，計(jì)算流程復(fù)雜多變，迫切需要一款支持靈活定制和快速開(kāi)發(fā)的處理分析技術(shù)來(lái)支持工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析。 2.解決方案 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)針對(duì)工業(yè)大數(shù)據(jù)處理與分析任務(wù)的交互式探索、建模、調(diào)試和應(yīng)用而設(shè)計(jì)。根據(jù)CRISP-DM設(shè)計(jì)原則，一般大數(shù)據(jù)處理與分析分為業(yè)務(wù)理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建模、評(píng)估和部署等階段，各階段相輔相成，形成一個(gè)大數(shù)據(jù)處理分析生命周期。 圖1.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)設(shè)計(jì)思想 本成果技術(shù)基于上述CRISP-DM的設(shè)計(jì)思想而設(shè)計(jì)，完全支持大數(shù)據(jù)處理與分析生命周期。該技術(shù)的特點(diǎn)包括： （1）內(nèi)置數(shù)百種通用和專用的大數(shù)據(jù)分析算法和模型，并提供了按需擴(kuò)展機(jī)制，用戶可以按照自己的需要隨時(shí)添加和擴(kuò)充，以支持客戶特定的大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求； （2）支持拖拽方式構(gòu)建處理與分析流程，完全圖形化設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)處理分析計(jì)算流程，并能在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行單步/多步運(yùn)行調(diào)試，查看中間結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行結(jié)果，以獲得用戶期望的處理分析結(jié)果； （3）支持機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練及使用，內(nèi)置了機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練框架，一般機(jī)器學(xué)習(xí)模型在該技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)快速訓(xùn)練，訓(xùn)練結(jié)果可支持進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)處理與分析； （4）支持?jǐn)?shù)據(jù)處理與分析流程參數(shù)化，在其提供的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理與分析算法模板中，用戶通過(guò)算法模板可以開(kāi)發(fā)面向Java、Python的算法，并集成和擴(kuò)展到該技術(shù)的算法集合，實(shí)現(xiàn)按需定制處理分析； （5）支持?jǐn)?shù)據(jù)畫像和學(xué)習(xí)模型可視化，以圖形化的方式定制數(shù)據(jù)畫像的方法模型，并以二維和三維圖表的形式展示給用戶； （6）支持批處理、流處理和流轉(zhuǎn)批處理三種處理方式； （7）按需定制運(yùn)行計(jì)劃與資源有效利用，用戶可設(shè)置任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃，任務(wù)執(zhí)行計(jì)劃定期運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)周期性處理分析，方便獲得持續(xù)的運(yùn)行結(jié)果。 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)面向多種用戶角色，包括數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)科學(xué)家、算法工程師、運(yùn)維工程師、代碼工程師等。采用分層設(shè)計(jì)，分為客戶層、服務(wù)層、計(jì)算層。 客戶層包括流程建模調(diào)試工具，用戶可用工具圖形化拖拽式設(shè)計(jì)處理與分析計(jì)算模型，并可進(jìn)行調(diào)試和查看中間結(jié)果；管理工具，針對(duì)服務(wù)層所調(diào)用和訪問(wèn)的計(jì)算框架或者外部系統(tǒng)進(jìn)行管理，包括對(duì)于數(shù)據(jù)源、計(jì)算環(huán)境、存儲(chǔ)環(huán)境等的管理工具。 服務(wù)層主要包括流程調(diào)度服務(wù)，即負(fù)責(zé)按照用戶所設(shè)定的工作計(jì)劃來(lái)定時(shí)調(diào)度執(zhí)行計(jì)算模型；執(zhí)行服務(wù)，是負(fù)責(zé)執(zhí)行處理分析計(jì)算的模型和算法的服務(wù)；計(jì)算資源管理服務(wù)負(fù)責(zé)管理執(zhí)行服務(wù)中所能集成的所有的服務(wù)，如計(jì)算框架和存儲(chǔ)設(shè)施等。 計(jì)算層是執(zhí)行服務(wù)在執(zhí)行處理分析算法和模型中所訪問(wèn)的外部服務(wù)，包括計(jì)算組件或框架，以及持久化存儲(chǔ)組件或者系統(tǒng)等。 圖2.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)架構(gòu) 本成果的交互式處理與分析技術(shù)較好地解決了工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析工作中所遇到的問(wèn)題和痛點(diǎn)，并且能夠廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中，如能源、礦山、醫(yī)療器械、裝備制造業(yè)、消費(fèi)品制造業(yè)、工程機(jī)械行業(yè)等。 合作需求 期待與工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域企業(yè)緊密合作，獲得各領(lǐng)域的實(shí)際需求，促使該技術(shù)不斷完善和升級(jí)迭代，走向成熟。 未來(lái)將在工程機(jī)械行業(yè)、醫(yī)療機(jī)械行業(yè)、礦山行業(yè)、裝備制造行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)電商行業(yè)等尋求更多的成果轉(zhuǎn)化、深度合作機(jī)會(huì)，在合作基礎(chǔ)上，推動(dòng)上述行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)，為國(guó)家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出清華貢獻(xiàn)。

本項(xiàng)目建立了一個(gè)擬人化的人機(jī)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的手語(yǔ)合成、基于視覺(jué)感知的靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別、基于圖像和視頻序列分析的表情識(shí)別以及基于正側(cè)面相片拼接的表情合成等功能。獲得8項(xiàng)國(guó)家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)，撰寫了1部人機(jī)交互專著，獲得2008年深圳市科技創(chuàng)新獎(jiǎng)（第一），《手語(yǔ)翻譯系統(tǒng)》和《手語(yǔ)教學(xué)系統(tǒng)》分別被評(píng)為2007年和2008年國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，構(gòu)建了《中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)手語(yǔ)庫(kù)》（共5587詞）。 項(xiàng)目成果應(yīng)用于智能人機(jī)接口、數(shù)字娛樂(lè)等領(lǐng)域。中央電視臺(tái)一套《科技博覽》作了題為“手語(yǔ)手機(jī)”的專題報(bào)

智能交互式上肢康復(fù)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了現(xiàn)有動(dòng)力型上肢康復(fù)機(jī)器人將電機(jī)放在運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足，將電機(jī)、減速箱、離合器等動(dòng)力器件放在底座內(nèi)，并采用基于齒輪的中央驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化機(jī)械臂的同時(shí)能完成肘關(guān)節(jié)曲/伸，肩關(guān)節(jié)曲/伸與內(nèi)收/外展的多自由度活動(dòng)。在系統(tǒng)控制上，設(shè)計(jì)了多模態(tài)控制（語(yǔ)音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機(jī)交互控制需要，同時(shí)還設(shè)計(jì)了多種訓(xùn)練模式（被動(dòng)訓(xùn)練、助力訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練等），以適用不同階段患者的康復(fù)訓(xùn)練需求。針對(duì)該機(jī)器人設(shè)計(jì)的一款應(yīng)用于手機(jī)

本發(fā)明提供一種棋牌游戲交互輔助裝置，玩家可以利用本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置與各種游戲設(shè)備進(jìn)行游戲交互，在游戲交互的過(guò)程中，本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置可以為玩家提供真實(shí)棋牌的觸覺(jué)感受。此外，玩家操作本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置就可以操控游戲，這讓玩家有一種在進(jìn)行實(shí)體游戲的游戲感受。此外，本發(fā)明的具有很好的普適性和便攜性，不同的棋牌游戲都可以使用本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置進(jìn)行游戲交互，且人們可以和移動(dòng)智能終端一起隨身攜帶，方便隨時(shí)使用。

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