基于FBD界面的CL-HMI系统实现闭环人机交互

人机界面（HMI）在人与机器人之间建立了互连的桥梁，在工业、医疗和消费电子等领域发挥着重要作用。然而，传统的人机界面笨重、刚性且功能单一。由于缺乏提供给用户的触觉反馈，其可应用的场景和在动态环境中完成复杂任务的能力受到限制。因此，开发一种结构紧凑、能够在动态环境中发送控制命令并接收反馈信息的双向人机界面变得至关重要，以使用户在闭环人机界面（CL-HMI）系统中获得更好的触觉反馈。

据麦姆斯咨询报道，近日，澳门大学徐青松教授团队提出一种新型柔性双向（FBD）界面，可用于实现CL-HMI在动态环境中执行复杂任务。相关研究成果以“A Flexible Bidirectional Interface with Integrated Multimodal Sensing and Haptic Feedback for Closed-Loop Human–Machine Interaction”为题发表在Advanced Intelligent Systems期刊。

这项研究工作提出了一种集成多模态传感与触觉反馈的FBD界面，并开发了基于该界面的CL-HMI系统。所提出的FBD界面能通过纽扣式振动电机阵列提供可编程的触觉反馈，这对于实现动态运动中的复杂交互至关重要。多模态传感阵列可以精确感知关节的运动信号和施加在皮肤上的压力。FBD界面具有灵活和结构紧凑等优势。通过引入多层堆叠的模块化设计，FBD界面实现了3.9 mm薄而紧凑的结构，优异的材料和组件为其提供了理想的柔性，可以与皮肤很好地贴合，从而确保信息传输的可靠性和佩戴的舒适性。

FBD界面的设计、工作原理及制作

研究人员通过实验验证了带有驱动和多传感模块的FBD界面在静态和动态条件下的良好性能，多模态传感模块能够准确感知人体的各种静态和动态运动，驱动模块可以提供不同的触觉振动反馈，向用户传递不同的信息。基于FBD界面的CL-HMI系统在双边机器人远程操控、带碰撞提醒的无人地面车辆（UGV）遥控、触觉对话、触觉导航等一系列场景中展现出极大优势，在工业、康复、娱乐等领域展示出高度的通用性和广泛的应用潜力。

FBD界面的特征

CL-HMI系统在机器人远程操控场景中的应用

CL-HMI系统在残疾人辅助场景中的应用

总之，这项研究工作提出的基于FBD界面的CL-HMI系统增强了人机交互的直观性和便利性，消除了对繁重、昂贵、专业设备的需求，同时为用户提供了宝贵的触觉反馈，能够在动态环境中执行复杂任务。作为一个皮肤集成界面，它可以产生触觉振动，为用户提供外部反馈信息，并精确感知皮肤的变形以检测用户的动作。基于FBD界面的CL-HMI系统在多个场景中的成功应用证明了其在机器人控制、残疾护理等诸多领域的巨大潜力。