人機界面（HMI）在人與機器人之間建立了互連的橋梁，在工業、醫療和消費電子等領域發揮著重要作用。然而，傳統的人機界面笨重、剛性且功能單一。由于缺乏提供給用戶的觸覺反饋，其可應用的場景和在動態環境中完成復雜任務的能力受到限制。因此，開發一種結構緊湊、能夠在動態環境中發送控制命令并接收反饋信息的雙向人機界面變得至關重要，以使用戶在閉環人機界面（CL-HMI）系統中獲得更好的觸覺反饋。

據麥姆斯咨詢報道，近日，澳門大學徐青松教授團隊提出一種新型柔性雙向（FBD）界面，可用于實現CL-HMI在動態環境中執行復雜任務。相關研究成果以“A Flexible Bidirectional Interface with Integrated Multimodal Sensing and Haptic Feedback for Closed-Loop Human–Machine Interaction”為題發表在Advanced Intelligent Systems期刊。

這項研究工作提出了一種集成多模態傳感與觸覺反饋的FBD界面，并開發了基于該界面的CL-HMI系統。所提出的FBD界面能通過紐扣式振動電機陣列提供可編程的觸覺反饋，這對于實現動態運動中的復雜交互至關重要。多模態傳感陣列可以精確感知關節的運動信號和施加在皮膚上的壓力。FBD界面具有靈活和結構緊湊等優勢。通過引入多層堆疊的模塊化設計，FBD界面實現了3.9 mm薄而緊湊的結構，優異的材料和組件為其提供了理想的柔性，可以與皮膚很好地貼合，從而確保信息傳輸的可靠性和佩戴的舒適性。

FBD界面的設計、工作原理及制作

研究人員通過實驗驗證了帶有驅動和多傳感模塊的FBD界面在靜態和動態條件下的良好性能，多模態傳感模塊能夠準確感知人體的各種靜態和動態運動，驅動模塊可以提供不同的觸覺振動反饋，向用戶傳遞不同的信息。基于FBD界面的CL-HMI系統在雙邊機器人遠程操控、帶碰撞提醒的無人地面車輛（UGV）遙控、觸覺對話、觸覺導航等一系列場景中展現出極大優勢，在工業、康復、娛樂等領域展示出高度的通用性和廣泛的應用潛力。

FBD界面的特征

CL-HMI系統在機器人遠程操控場景中的應用

CL-HMI系統在殘疾人輔助場景中的應用

總之，這項研究工作提出的基于FBD界面的CL-HMI系統增強了人機交互的直觀性和便利性，消除了對繁重、昂貴、專業設備的需求，同時為用戶提供了寶貴的觸覺反饋，能夠在動態環境中執行復雜任務。作為一個皮膚集成界面，它可以產生觸覺振動，為用戶提供外部反饋信息，并精確感知皮膚的變形以檢測用戶的動作。基于FBD界面的CL-HMI系統在多個場景中的成功應用證明了其在機器人控制、殘疾護理等諸多領域的巨大潛力。

編輯：黃飛

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