载人六足机器人人机功能分配及操纵系统设计摘耍：针对机器人口主控制的现有成果还不能完全适应其恶劣环境的全面要求的问题，开发一套操控功能齐全、实时性以及稳定性良好的人工操控系统便成为现阶段机器人平稳安全完成任务的必要前提。在前期已开发出的六足机器人操纵硬件系统的基础上，提出了一种融合了情景意识原则和人机功能分配原则的操纵模式，建立了多目标模糊决策模型并计算得出最佳的分配方案，最后以贝加莱控制器为核心控制器，设计出一套六足机器人操纵系统，实现了对机器人状态监控的实时性及运动操控的精准性的同时，验证了所提出人机功能分配算法与系统操纵性的良好融合性，为今后设计载人六足机器人的操纵系统提供参考依据。关键词：载人六足机器人；情景意识；人机功能分配；多目标模糊决策型中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1007-2683(2017)01-0048-060引言与传统的轮式和履带式机器人相比，仿生足式机器人在危险探测、抢险、山地运输等复杂环境下具有更强的地形适应能力，仿生机器人已成为机器人学中一个引人注目的研究领域，各国都投入大量的经费和人员进行研究。根据其结构特点，它具备了有足生物落足点离散的行走特点，具有对路面环境要求低的优点，它可以自由跨越障碍物、趟过沙地、掠过沼泽等特殊路面。它极强的地形适应能力、行走过程平稳、肢体存在冗余等方血，使仿生六足机器人更能够独立、可靠的适应复杂环境下的运输、侦查以及外星环境探测等各种非结构化作业环境中的工作。对于现代化的六足机器人来说，面向的工作场合都比较复杂、恶劣，而从国内外对其自主控制算法的研究上来看，还不能完全保证机器人平稳工作的安全性，因此采用人机协同操纵的方式现在看来是必不可少的。与机动车驾驶员驶员相比，足式机器人驾驶员的操纵从重复性的手动操纵模式转换为集监控、判断、决策、执行等一系列复杂的感知控制为一体的操纵模式，这导致了驾驶员的需求信息与传统的轮式车辆相比信息量更大，判断更复杂、在决策和执行环节中更易出错。在人和机器的功能分配中，综合考虑人和机器的各自特点，既要充分发挥人的主观能动性又要发挥机器的最佳性能，从而使人与机器共同有效的一起工作。六足机器人的操纵系统作为驾驶员与机器人的交互接口，其设计的合理与否关系到驾驶员对环境的监测信息的合理性、判断、决策和执行操作的难易程度，以及机器人能否正确、安全、稳定的运行。本文为保证六足机器人操纵系统设计的合理性、可行性以及人机系统中人与机器性能发挥性能的最佳性。首先对情景意识原则和人机功能分配原则进行分析和应用，并建立多目标模糊决策模型计算得出最佳的分配方案，同时通过硬件搭建和软件的架构的开发，设计出了一套六足机器人操纵系统。最后，根据实验数据验证了操纵系统的合理性和可行性。1操纵系统设计原则及控制策略1・1情境意识原则情境意识概念最早出现在航空心理学中，描述飞行员对作战飞行操纵的理解，随着科技的进步，操作人员的工作由过去以“操作”为主变为监视一决策一控制，操作任务的认知特性也不断增加。在复杂、动态变化的信息环境屮，情境意识是影响操作者决策和绩效的关键因素。研究表明，在一般的驾驶操纵事故中，71%的事故涉及人为差错，这其中81%的事故涉及情境意识错误。因此，融合情境意识原则对整个载人足式机器人的操纵的安全性起着至关重要的作用。情景意识最广泛的定义是Endsley提出的，她提出情境意识就是在一定的时间和空间内，对环境各组成耍素的知觉、理解，以及对其近期未?醪刺？的预测。从简单意义上来说，情境意识就是操作人员通过自身的知识、能力经验、感知能力等对所处环境的认知和理解，以此来预测未来的情境。情境意识的基础主要来源于人对环境屮相关成分的感知，而人在感知后做出的相应决策和动作执行属于情境感知的不同阶段。在人-机器-环境系统屮，人通过对机器运行环境的感知信息和机器的状态信息二者进行融合，并通过自身的知识储备从而进行操纵的决策和动作的执行。对于操纵系统而言，驾驶员对于环境信息的感知，既包括机器所处环境的感知也包括机器当前的状态的读取。人的情景意识为一个闭环...