“人机一体”离不开传感器与AI的融合

MEMS 2025-03-27 00:02
视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉,即所谓的五感,是全部生物不可缺少的生存能力。五感的敏锐程度直接关系到判断能力和运动能力的高低,每种生物都具有适应其生存环境和生态的五感。

特别是作为智慧生物的人类,还能充分调动五感来完成多种操作和工作。在电脑上工作时,通过视觉来理解文件和图像的内容;与客户洽谈时,通过用听觉听对方讲话、用视觉观察对方的面部表情来进行交涉。而厨师则更是充分发挥五感来烹制令人感动和记忆深刻的菜肴。

然而,现代人渐渐习以为常的许多数字工具,虽然非常方便有用,却无法表达嗅觉、味觉、触觉的信息,因此无法触动用户的全部五感

通过传感器与AI的融合,才可能构建人与机器的新关系。


专业人士达到的“人机一体”的境界

是否具有把握身边环境和状况的五感,可以说是人与机器的根本区别。当然,有些机器配备了感知特定现象的传感器,可以精确执行规定的工作。
但是,这类机器只能处理一定范围内规范化的状态、形状、动作等工作。因此,即使是使用高阶传感器自主控制动作的工业机器人,也很难与无法预估下一步会做什么行为的人类共同工作。因为人与机器之间存在着明显的主从关系,即操纵者与被操纵的工具。
但是,在掌握熟练技能的专业人士中,有人可以巧妙地把机器如自己的手脚般运用自如。
例如,在使用车床和铣床进行高精度金属加工的技术人员中,有人能够根据传达至自己手上的微妙振动或手感来操作机器,进行以微米为单位的精度加工。
图片
另外,专业赛车手会根据赛道的弯曲程度和速度,感受重力加速度(G)的变化和路面的振动,通过准确的操作来缩短行驶时间。
图片
在赛马中,骑手和马匹以心传心达到一体化、从而完成正确动作的状态被称为“人马一体”。而前面提到的专业人士,在工作时可以说是“人机一体”。

现代社会,往往容易依赖视觉和听觉的信息

与一般的机器操作者相比,达到人机一体的境界、技术水准令人叹为观止的专业人士究竟哪里不一样呢?
在充分利用五感工作这一点上应该有很大的不同。
图片
在现代社会,智能手机、电脑等数字工具已经大范围渗透到生活和工作中。因此我们往往容易偏重根据五感中视觉和听觉的信息做出判断和行动。从某种意义上说这似乎是很自然的事情。然而数字工具虽然非常方便有用,却无法表达嗅觉、味觉、触觉的信息,因此无法触动用户的全部五感。现代人在不知不觉中已经习惯了这一点。
《产业教育机器系统手册(教育机器编辑委员会编日科技联出版社)》中指出,人类感知到的信息中,83%来自视觉、11%来自听觉。剩下的三种感觉中,嗅觉仅占3.5%,味觉仅占1%,触觉仅占1.5% !
图片
凭视觉和听觉就覆盖了人类认知信息的九成以上,因此可能很多人认为这样就足够了。但是,为了发挥更高度的判断和达到更出类拔萃的表现,运用一般人不会使用的感觉是很有需要的。进一步发展人机界面(HMI)、连接人类与机器的启示即在于此。

用数字工具处理触觉的haptics(振动反馈)

随着传感器、致动器以及人体工学等技术的进步,触觉的扩展概念——触力觉通过数字技术得以再现,并作为信息的表现手段得以活用。这种技术被称为“haptics(振动反馈)技术”。


触力觉指广义的触觉。感到被拉或推等的“力感”,接触或感知软硬的"压感",感受表面触摸的"触感"等,是肌肤感受到的感觉的总称


如果将haptics技术活用到HMI,即能让人感受到视觉和听觉无法传达的信息。


触力觉是通过接触皮肤才能传达的感觉。因此,人类只要感受到触力觉,即能判断是有实体的物体在实际接触。利用人类的这种性质,我们能够传达出视觉和听觉无法获得的实体感和质感等具有现实感的信息。


haptics技术手段能够使游戏和Virtual Reality(虚拟现实)等更具有临场感,其活用备受期待。

将触力觉信息数字化从而实现人与机器一体化


haptics技术的应用不仅限于游戏和VR。通过将触力觉信息数字化,有可能创造出具备未曾有过功能的电子设备和机器人等。


一般来说,通过将信息数字化,可以使信息的处理和加工更加容易。例如,作为视觉信息的文字、图形、图像,即使是模拟数据也能记录和播放。通过将其数字化,可以将日语的文字信息翻译成英语,实现极其高阶的处理。


那么,通过将触力觉信息数字化,有可能扩展出怎样的应用呢?让我们展开想象的翅膀,稍作思考。


我们假设一个人操控机械臂抓住物品搬运的场景。如果将haptics技术应用于此,那么操作者就能够感受到机械臂触摸物体时的触感,可以在调整动作的同时灵活地处理柔软的物体或形状复杂的物体。


而且,如果减弱操控者的动作,增强机械臂触摸的感触和反应,把触力觉传达给操控者的话,结果会怎样呢?我们可以创造出一种手术机器人,一边摸索着感受患部的状况,一边进行缜密的手术。

图片

相反,如果能增强人的动作,减弱机械臂抓起物体的重量感,那么建筑工地上的起重机等就能像我们自己的手脚一样被灵活地操控了。这样,就实际实现了人机一体的状态。

图片

事实上,这些应用并不是虚构的想象,都是正在实际研究开发中的技术。haptics技术将人和机器的动作、感觉融为一体。为了使人能够像操纵自己的手脚一样操纵机器,这将是不可或缺的技术

机器人拥有五感的日子即将到来


前面我们讲到人在操控机器时如果使用haptics技术,就可以实现更加灵活精细的操作。也许有人已经注意到了,电子控制电路和人工智能(AI)也可以代替人操控机器。这样一来,我们将有可能制造出像熟练的技术人员、专业赛车手、名医一样,以触力觉为基础进行高阶判断和操作的自主型机器人。

如前文所述,人类所具备的五感中,除了视觉和听觉已经大范围深入地活用之外,触觉也已可以用数字技术来处理。


此外,在研究水平上,一些技术的研究也在不断发展。比如利用检测呼吸气味的嗅觉传感器来诊断疾病的技术,以及利用味觉传感器将食品的味道进行数据库化、从而灵活地设计想象中的味道的技术等等。


检测五感并将其数字化,按照自己的想法来表现并开拓崭新应用技术的开发才刚刚起步。这里潜藏着重新定义人与机器关系的很大可能性。

MEMS 中国首家MEMS咨询服务平台——麦姆斯咨询(MEMS Consulting)
评论 (0)
  •       知识产权保护对工程师的双向影响      正向的激励,保护了工程师的创新成果与权益,给企业带来了知识产权方面的收益,企业的创新和发明大都是工程师的劳动成果,他们的职务发明应当受到奖励和保护,是企业发展的重要源泉。专利同时也成了工程师职称评定的指标之一,专利体现了工程师的创新能力,在求职、竞聘技术岗位或参与重大项目时,专利证书能显著增强个人竞争力。专利将工程师的创意转化为受法律保护的“无形资产”,避免技术成果被他人抄袭或无偿使
    广州铁金刚 2025-03-25 11:48 181浏览
  • 长期以来,智能家居对于大众家庭而言就像空中楼阁一般,华而不实,更有甚者,还将智能家居认定为资本家的营销游戏。商家们举着“智慧家居、智慧办公”的口号,将原本价格亲民、能用几十年的家电器具包装成为了高档商品,而消费者们最终得到的却是家居设备之间缺乏互操作性、不同品牌生态之间互不兼容的碎片化体验。这种早期的生态割裂现象致使消费者们对智能家居兴趣缺失,也造就了“智能家居无用论”的刻板印象。然而,自Matter协议发布之后,“命运的齿轮”开始转动,智能家居中的生态割裂现象与品牌生态之间的隔阂正被基于IP架
    华普微HOPERF 2025-03-27 09:46 120浏览
  • ​2025年3月27日​,贞光科技授权代理品牌紫光同芯正式发布新一代汽车安全芯片T97-415E。作为T97-315E的迭代升级产品,该芯片以大容量存储、全球化合规认证、双SPI接口协同为核心突破,直击智能网联汽车"多场景安全并行"与"出口合规"两大行业痛点,助力车企抢占智能驾驶与全球化市场双赛道。行业趋势锚定:三大升级回应智能化浪潮1. 大容量存储:破解车联网多任务瓶颈随着​车机功能泛在化​(数字钥匙、OTA、T-BOX等安全服务集成),传统安全芯片面临存储资源挤占难题。T97-415E创新性
    贞光科技 2025-03-27 13:50 156浏览
  • 在智能终端设备开发中,语音芯片与功放电路的配合直接影响音质表现。广州唯创电子的WTN6、WT588F等系列芯片虽功能强大,但若硬件设计不当,可能导致输出声音模糊、杂音明显。本文将以WTN6与WT588F系列为例,解析音质劣化的常见原因及解决方法,帮助开发者实现清晰纯净的语音输出。一、声音不清晰的典型表现与核心原因当语音芯片输出的音频信号存在以下问题时,需针对性排查:背景杂音:持续的“沙沙”声或高频啸叫,通常由信号干扰或滤波不足导致。语音失真:声音断断续续或含混不清,可能与信号幅度不匹配或功放参数
    广州唯创电子 2025-03-25 09:32 112浏览
  • 家电,在人们的日常生活中扮演着不可或缺的角色,也是提升人们幸福感的重要组成部分,那你了解家电的发展史吗?#70年代结婚流行“四大件”:手表、自行车、缝纫机,收音机,合成“三转一响”。#80年代随着改革开放的深化,中国经济开始飞速发展,黑白电视机、冰箱、洗衣机这“新三件”,成为了人们对生活的新诉求。#90年代彩电、冰箱、全自动洗衣机开始大量进入普通家庭,快速全面普及,90年代末,家电产品实现了从奢侈品到必需品的转变。#00年代至今00年代,随着人们追求高品质生活的愿望,常用的电视机、洗衣机等已经远
    启英AI平台 2025-03-25 14:12 90浏览
  • 六西格玛首先是作为一个量度质量水平的指标,它代表了近乎完美的质量的水平。如果你每天都吃一个苹果,有一间水果店的老板跟你说,他们所卖的苹果,质量达到六西格玛水平,换言之,他们每卖一百万个苹果,只会有3.4个是坏的。你算了一下,发现你如果要从这个店里买到一个坏苹果,需要805年。你会还会选择其他店吗?首先发明六西格玛这个词的人——比尔·史密斯(Bill Smith)他是摩托罗拉(Motorloa)的工程师,在追求这个近乎完美的质量水平的时候,发明了一套方法模型,开始时是MAIC,后来慢慢演变成DMA
    优思学院 2025-03-27 11:47 160浏览
  • 在嵌入式语音系统的开发过程中,广州唯创电子推出的WT588系列语音芯片凭借其优异的音质表现和灵活的编程特性,广泛应用于智能终端、工业控制、消费电子等领域。作为该系列芯片的关键状态指示信号,BUSY引脚的设计处理直接影响着系统交互的可靠性和功能拓展性。本文将从电路原理、应用场景、设计策略三个维度,深入解析BUSY引脚的技术特性及其工程实践要点。一、BUSY引脚工作原理与信号特性1.1 电气参数电平标准:输出3.3V TTL电平(与VDD同源)驱动能力:典型值±8mA(可直接驱动LED)响应延迟:语
    广州唯创电子 2025-03-26 09:26 208浏览
  • 在当今竞争激烈的工业环境中,效率和响应速度已成为企业制胜的关键。为了满足这一需求,我们隆重推出宏集Panorama COOX,这是Panorama Suite中首款集成的制造执行系统(MES)产品。这一创新产品将Panorama平台升级为全面的工业4.0解决方案,融合了工业SCADA和MES技术的双重优势,帮助企业实现生产效率和运营能力的全面提升。深度融合SCADA与MES,开启工业新纪元宏集Panorama COOX的诞生,源于我们对创新和卓越运营的不懈追求。通过战略性收购法国知名MES领域专
    宏集科技 2025-03-27 13:22 205浏览
  • WT588F02B是广州唯创电子推出的一款高性能语音芯片,广泛应用于智能家电、安防设备、玩具等领域。然而,在实际开发中,用户可能会遇到烧录失败的问题,导致项目进度受阻。本文将从下载连线、文件容量、线路长度三大核心因素出发,深入分析烧录失败的原因并提供系统化的解决方案。一、检查下载器与芯片的物理连接问题表现烧录时提示"连接超时"或"设备未响应",或烧录进度条卡顿后报错。原因解析接口错位:WT588F02B采用SPI/UART双模通信,若下载器引脚定义与芯片引脚未严格对应(如TXD/RXD交叉错误)
    广州唯创电子 2025-03-26 09:05 149浏览
  • 汽车导航系统市场及应用环境参照调研机构GII的研究报告中的市场预测,全球汽车导航系统市场预计将于 2030年达到472亿美元的市场规模,而2024年至2030年的年复合成长率则为可观的6.7%。汽车导航系统无疑已成为智能汽车不可或缺的重要功能之一。随着人们在日常生活中对汽车导航功能的日渐依赖,一旦出现定位不准确或地图错误等问题,就可能导致车主开错路线,平白浪费更多行车时间,不仅造成行车不便,甚或可能引发交通事故的发生。有鉴于此,如果想要提供消费者完善的使用者体验,在车辆开发阶段便针对汽车导航功能
    百佳泰测试实验室 2025-03-27 14:51 201浏览
  • 文/陈昊编辑/cc孙聪颖‍2025 年,作为中国实施制造强国战略第一个十年计划的关键里程碑,被赋予了极为重大的意义。两会政府工作报告清晰且坚定地指出,要全力加速新质生产力的发展进程,推动传统产业全方位向高端化、智能化与绿色化转型。基于此,有代表敏锐提议,中国制造应从前沿技术的应用切入,逐步拓展至产业生态的构建,最终延伸到提升用户体验的维度,打出独树一帜、具有鲜明特色的发展牌。正是在这样至关重要的时代背景之下,于 AWE 2025(中国家电及消费电子博览会)这一备受瞩目的舞台上,高端厨房的中国方案
    华尔街科技眼 2025-03-25 16:10 87浏览
  • 在智能语音产品的开发过程中,麦克风阵列的选型直接决定了用户体验的优劣。广州唯创电子提供的单麦克风与双麦克风解决方案,为不同场景下的语音交互需求提供了灵活选择。本文将深入解析两种方案的性能差异、适用场景及工程实现要点,为开发者提供系统化的设计决策依据。一、基础参数对比分析维度单麦克风方案双麦克风方案BOM成本¥1.2-2.5元¥4.8-6.5元信噪比(1m)58-62dB65-68dB拾音角度全向360°波束成形±30°功耗8mW@3.3V15mW@3.3V典型响应延迟120ms80ms二、技术原
    广州唯创电子 2025-03-27 09:23 171浏览
  • 在电子设计中,电磁兼容性(EMC)是确保设备既能抵御外部电磁干扰(EMI),又不会对自身或周围环境产生过量电磁辐射的关键。电容器、电感和磁珠作为三大核心元件,通过不同的机制协同作用,有效抑制电磁干扰。以下是其原理和应用场景的详细解析:1. 电容器:高频噪声的“吸尘器”作用原理:电容器通过“通高频、阻低频”的特性,为高频噪声提供低阻抗路径到地,形成滤波效果。例如,在电源和地之间并联电容,可吸收电源中的高频纹波和瞬态干扰。关键应用场景:电源去耦:在IC电源引脚附近放置0.1μF陶瓷电容,滤除数字电路
    时源芯微 2025-03-27 11:19 171浏览
  • 案例概况在丹麦哥本哈根,西门子工程师们成功完成了一项高安全设施的数据集成项目。他们利用宏集Cogent DataHub软件,将高安全设施内的设备和仪器与远程监控位置连接起来,让技术人员能够在不违反安全规定、不引入未经授权人员的情况下,远程操作所需设备。突破OPC 服务器的远程连接难题该项目最初看似是一个常规的 OPC 应用:目标是将高安全性设施中的冷水机(chiller)设备及其 OPC DA 服务器,与远程监控站的两套 SCADA 系统(作为 OPC DA 客户端)连接起来。然而,在实际实施过
    宏集科技 2025-03-27 13:20 117浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦