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觸摸顯示裝置人機工程設計

發布時間:2021-03-12 06:11:54

『壹』 人機工程學中,一般以什麼視野為依據設計視覺顯示器

傳統的驗光方法只能得到眼睛的屈光狀態的一個平均值,也就是說用一個鏡片校正眼睛回的所有屈光異常答;而波前像差技術可以針對視野范圍內的每一個點進行屈光檢測,用幾個甚至幾十個鏡片矯正眼睛的屈光異常。您好 在水平面內的視野是:雙眼視區大約在左...

『貳』 自動化製造系統中顯示裝置的人機工程學設計原則是什麼

社會的發展、技術的進步、產品的更新、生活節奏的加快等等一系列的專社會與物質的因屬素,使人們在享受物質生活的同時,更加註重產品在「方便」、「舒適」、「可靠」、「價值」、「安全」和「效率」等方面的評價,也就是在產品設計中常提到的人性化設計問題。

『叄』 急求:「數控機床設計中的人機工程界面研究」這一論文課題相關的外文文章和中文翻譯

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模塊機器人及計算機輔助設計
摘 要 本文利用新一代計算機輔助設計方法,開展模塊機器人的設計方法論和CAD系統的研究,旨在提出解決柔性加工系統的計算機輔助設計智能軟體的思路和框架.本文以模塊機器人的設計為突破口,提出了以面向任務為特徵、基於事例的設計方法在機械概念化設計中的應用.論文中介紹了近年來發展迅速的模塊機器人的標准模塊和基本拓撲關系,根據模塊機器人概念化設計的特徵,結合人工智慧應用中基於事例的推理機制,提出了面向任務和基於事例的計算機輔助設計方法和應用軟體的框架,以及實現自上而下的計算機推理的流程.文中還介紹了面向用戶的機器人任務和工作環境的表示.
關鍵詞 機器人,模塊,基於事例推理,智能CAD

MODULAR ROBOTS AND COMPUTER-AIDED DESIGN

LIU Sining CHEN Yong
(Dept. of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Cheng, 610031)

ZHANG Wenjun
(University of Saskatschewan, Saskatoon, Canada)

Abstract In this paper a new generation of methodology of CAD is used to develop the design and CAD system of molar robots. It is aimed at providing the guideline and framework of intelligent software for solving design of molar robots in flexible assembly line. Taking the molar robot design as a breakthrough, a task-oriented and case-based design methodology is applied in the conceptual design of mechanical design. The rapid development of standard moles and molar robots is introced. According to the characteristics of the conceptual design of molar robots and mechanism of case-based reasoning in AI, a new methodology and CAD system, and a top-down case-based reasoning flow are suggested. The end user-oriented descriptions of robot tasks and working environments are also introced in this paper.
Key words Robot, mole, case-based reasoning, intelligent CAD

1 引言

模塊化思想在柔性加工系統中得到日益廣泛的重視.歐美有關研究機構從80年代末就開始對模塊機器人的研究,早期主要側重於模塊本身的研製,而近期則偏重於模塊機器人應用領域的開拓〔1~5〕.
模塊機器人的研究可分為3個不同的領域,即模塊機器人硬體的研究、控制的研究和根據不同應用的計算機輔助設計,迄今為止的大多數研究側重於前兩個領域的研究.目前,商業化的標准模塊(模塊關節和模塊連桿)已經面市.模塊機器人的出現無疑為柔性加工系統提供了更多的選擇機會,但隨之而來的問題是任務對象的千變萬化、工作環境的不同,加之模塊機器人的可隨意組合——即模塊機器人拓撲關系、模塊關節及模塊連桿的無窮組合,模塊機器人設計成為具有挑戰性課題擺在我們面前.
機器人計算機輔助設計課題一直為人們所關注,B. O. Nnaji,在1986年出版了「機器人計算機輔助設計、選擇與評價」的專著〔6〕.他對可能組成機器人的4個關節的運動范圍、速度進行分度編碼,並對執行器,關節驅動單元、關節控制單元、設計參數等共89個參數進行了定性或定量地(16 分度)規定.Nnaji還對如何根據設計要求確定相關代碼給出了程序流程,這為機器人計算機輔助設計開創了先河.K-H Wurst 在開發模塊機器人的同時也給出了選擇模塊的一般原則〔1〕.前者的研究主要針對一般機器人如何根據設計參數確定代碼,從而確定滿足設計要求的機器人拓撲關系和結構參數,這在設計新型機器人時有著一定的指導意義.
作為模塊機器人的概念化計算機設計,其指導思想與Nnaji 的設計有以下不同之處,一是模塊機器人的組成有一定的限制,即有限關節模塊和無限連桿的可選擇性;二是Nnaji的設計方案是針對機器人設計專業人員開發的,這需要設計人員具備有機構運動學、動力學、計算機控制以及對機器人的深入了解,而我們所開發的計算機輔助設計系統的用戶對象是機器人用戶,而非機器人專家.換言之,我們的系統是面向用戶,而不是面向機器人的設計者.從用戶使用角度來講,他沒有必要了解模塊機器人的內部詳細構造和運作,他只需要了解和描述該機器人所從事的任務和應該具備的性能,從這個意義上講,該系統是以任務為驅動,或者說是面向任務的.由上述區別所產生的新的區別還在於,計算機輔助設計系統和數據結構不同.輔助設計系統必須有足夠的智能,以進行自上而下的設計,這就要求該系統應具備足夠深度的知識,以描述模塊與模塊機器人的功能、性能和結構(Function, Behavior and Structure,縮寫為FBS),描述機器人應承擔的任務和所處的環境,以及在任務-功能-結構的映射過程中的知識.這一設計智能化的要求對系統數據結構提出了更加苛刻的條件,一般關系資料庫的數據結構已經不能滿足其設計需要.關於以面向對象為特徵的機器人知識建模可參見文獻〔7〕.

2 模塊機器人

專用機器人的高效、精確和低應用成本已在規模化工業生產中得到充分體現,但面對未來多變化和小批量的柔性生產需求來講,專用機器人的設計周期和製造成本都成為亟待解決的難題.模塊化概念的引入到機器人設計為柔性加工系統注入了新的活力,選擇適當的模塊機器人拓撲關系和標准模塊,迅速組成模塊機器人是縮短機器人設計周期和降低製作成本的有效途徑,模塊化機器人將成為未來柔性加工系統中最重要的設備之一.
2.1 標准模塊
顧名思義,模塊機器人由模塊——即由模塊關節和模塊連桿組成.模塊一般應具有標准化的機械與電氣介面用於模塊間連接,具有一到三個自由度的模塊關節由直流或交流電機驅動,並集成有減速機構和控制器.無自由度的模塊連桿僅用於模塊關節之間的連接.不同長度的模塊連桿和不同方位的標准介面,使得模塊關節之間的連接能滿足對機器人不同運動學和動力學要求.圖1給出了由Wurst開發的標准模塊的示意.一自由度的關節模塊可以是搖擺或平動,二自由度的關節可以是回轉與搖擺、平動與回轉和平動與搖擺.同一類型的關節可以有不同的驅動機構,以適應不同的運動與動力學要求,但可選擇的餘地是有限的.關節的長度可以根據實際要求製作.

(a) 搖擺關節 (b) 平動與搖擺關節 (c) 平動與回轉

(d) 同擺動與搖擺關節 (e) 平動與回轉關節 (g) 連桿
R-回轉關節 S-搖擺關節 T-平動關節 L-連桿
圖1 標准模塊

2.2 模塊機器人拓撲關系
從理論上講,使用同一類型的標准模塊可以構成無數不同拓撲關系的機器人.但從實際應用角度出發,一個滿足六自由度空間運動要求的串連機器人(圖1的標准模塊僅限於串連機器人),由不超過4個多自由度的關節模塊和3個連桿模塊組成.若考慮到終端執行器本身具有的三自由度,對操作器的自由度的要求還會降低.圖2給出了由標准模塊組成的幾種常見串連機器人拓撲關系〔1〕.圖2(a)所示的六自由度模塊機器人為最典型的工業機器人拓撲關系,它能滿足大多數工業應用要求.這種類型的機器人的優點在於能在它的工作空間迴避障礙,但對某些應用,它並不是最佳拓撲關系.對於執行器運動空間要求不大的機器人,如流水線上的裝配機器人,圖2(b)、(d)和(e)所示的機器人應用較多.其餘所示機器人的應用則相對較少.

圖2 模塊機器人拓撲關系

3 模塊機器人的計算機輔助設計

模塊機器人的計算機輔助設計,可以遵循Nnaji或其他專家提出的設計流程進行設計,但使用這些方法的前提是該用戶必須是機器人領域的行家裡手,用戶必須精通機器人運動學、動力學、機器人控制,以及熟悉現有機器人產品的結構和性能.這正是大多數計算機輔助設計軟體不能得到普及和應用的主要障礙,也與現代概念設計方法和面向用戶和對象的軟體設計思想格格不入.我們研究的目的在於,根據模塊機器人設計的特點,提出面向用戶、基於事例的方法和計算機輔助設計系統,使得模塊機器人的計算機輔助設計不再為領域專家所專有.
3.1 模塊機器人設計的特徵
就模塊機器人計算機輔助設計而言,最終用戶的設計並非對所有機器人的關節和連桿進行結構設計,而是根據給定任務確定機器人最佳拓撲關系、關節和連桿參數,以確定選用標準的模塊,組成滿足任務要求的模塊機器人,這是典型的機械繫統概念化設計.面向用戶的現代軟體的設計指導思想確定了輔助設計軟體的使用者是最終用戶,而不是機器人或計算機領域的專家〔8〕.事實上,用戶根本不需要成為機器人設計的行家,也沒有必要對機器人結構及其控制的細節作深入了解.用戶惟一關心的,就是在輔助設計軟體的應用界面上,正確地確定機器人慾完成的任務,描述其工作環境,輸入模塊機器人應該具備的功能和應達到的性能、以及某些限定性約束條件.作為計算機輔助設計系統推理的結論,機器人的結構,即拓撲關系和模塊參數,成為滿足新任務要求的新的技術方案.換言之,模塊機器人概念化設計應是以任務為驅動、自上而下的設計過程.
機器人所從事的任務決定了機器人應具備的功能和性能要求.在這里需要強調的是,機器人的拓撲關系決定了機器人功能,而關節特性和連桿長度及質量則會影響機器人的性能.換言之,在機器人拓撲關系確定的情況下,該機器人的功能就已經確定,而不同的關節和連桿參數僅會影響機器人的性能.這一假設使模塊機器人的任務-功能-結構之間的雙向映射成為可能.
3.2 智能計算機輔助設計方案的選擇
現代計算機輔助設計的發展趨勢向著軟體智能化方向發展,以面向用戶和面向對象為特徵的智能化設計軟體是以知識庫為依託、計算機進行推理為主線索.
一種基於事例的計算機推理(Case-Based Reasoning,縮寫為CBR)過程應用於復雜系統的概念化設計,可以把尋求新的技術方案與已有的成功設計事例緊密地聯系在一起〔9〕.作為一種類似人類設計過程的方法,基於事例的設計有效地利用了已有的成功經驗,大大縮短了尋求最終解決方案的時間.採用基於事例的設計思想的好處還在於簡化了智能系統中的知識,過濾了許多低層的元知識,突出了與任務相關的上層知識,使得知識的表達、存儲和索引更加簡潔和清晰,解決了基於元規則推理時可能出現「組合爆炸」的潛在隱患.
智能軟體面向用戶的特徵,不僅在於界面友好的形式要求,更重要的是軟體的使用者僅是該領域的一般工程技術人員,而非該領域的行家裡手.以任務為驅動、自上而下的設計應成為智能設計的主線索,但所謂自上而下的設計並非設計系統的惟一策略.在任務-功能-結構的映射不能奏效時,基於元知識、自下而上的正向推理則有助於產生新的機器人結構,以滿足新的功能要求和適應新的任務要求,這會增加系統知識和推理機制的復雜程度.自下而上的設計對最終用戶是透明的,用戶並不會被要求對機器人內部結構的細節加以了解.
此外,因為模塊機器人所從事的任務、所處的工作環境的不斷變化,以及不斷增長的模塊機器人的組成,導致了系統知識的不斷變更和膨脹.為了消除可能導致系統崩潰的數據混亂,面向對象的數據結構是解決這一潛在問題的唯一選擇.研究模塊機器人對象的功能、性能和結構之間的關系是模塊機器人計算機輔助設計中最重要的環節.作為事例的數據抽象,對象類的成員數據和方法的可封裝、繼承和重載特性,使得用戶可以有效地定義或開發各種復雜對象,這對於大型工程問題所涉及的知識、數據和方法的定義和應用是至關重要的.面向對象的設計思想用於智能CAD,導致了系統中知識的表示和組織不同於一般基於規則的推理機制中的知識表示.綜上所述,根據模塊機器人概念化設計的特徵,選擇以任務為驅動、面向對象和基於事例推理的計算機輔助設計系統,採用自上而下的推理策略是進行模塊機器人概念化設計的最佳選擇.

4 模塊機器人概念化設計CAD系統

圖3給出了模塊機器人概念化設計的CAD系統示意圖.圖4給出了基於事例推理的CAD系統流程.領域專家作為系統的設計和維護者,將成功的模塊機器人的事例(對象)按照功能與性能進行分層索引,該樹狀索引圖直接用於支持推理的知識庫.用戶通過人機界面輸入機器人即將從事的任務、工作環境和約束.任務編譯器將輸入映射為對機器人功能和性能的指標,作為推理機進行索引的標簽.推理機首先根據功能要求在樹狀知識庫中進行相關匹配候選.滿足基本功能要求和部分滿足性能要求的模塊機器人將被作為候選者,而性能最接近的模塊機器人將被選出.由於被選出的模塊機器人在性能上未必能滿足新的工作要求,適當的修改再所難免.由於決定模塊機器人功能的機器人拓撲關系已經確定,所進行的適應性修改僅僅是選擇適當的關節和連桿模塊.改變模塊參數後的前向計算容易確定新的機器人的性能,這實際上是一個優化過程,其優化的目標是使該機器人的功能和性能與完成新任務所需的功能和性能的差別最小.通過模擬得到用戶確認的最優模塊機器人結構將作為系統的輸出,並增加到事例庫中.

圖3 基於事例推理的模塊機器人輔助設計系統

圖4 基於事例的推理

在匹配過程中如果沒有適當的候選者產生,則系統首先要求用戶修訂對任務的說明,如放鬆約束或降低性能要求,以利於回調相關機器人.系統在不能回調相關模塊機器人時,會向領域專家征詢進一步的知識,以求解決新的任務.若在有限循環次數後仍不能回調相關事例,則系統調用綜合過程,從模塊庫中綜合新的機器人拓撲關系.
系統任務描述界面如圖5所示(略),用戶可以從3個屬性界面上對機器人作業基本任務、工作環境和約束進行描述.例如,一機器人在一平面空間進行弧焊任務,焊頭Welder重為3.5kg,最大工作范圍在平面500mm×450 mm的范圍內,焊頭能在X平面內偏轉,軌跡類型為連續,焊頭Welder從給定點PStart,經軌跡Path_1,到結束點PEnd.對工作空間可以用圖形方式加以直觀定義和顯示,對軌跡的描述可以是數組或圖形方式.工作環境描述主要包括對系統坐標系統定位、相關設備、感測器等的定義.約束條件指的是對機器人作業時其他約束,諸如對執行器的最大速度、加速度、機器人定位精度、重復精度、製作成本、使用成本等因素的考慮.

5 結束語

本文旨在根據模塊機器人概念化設計的特點,將基於事例推理應用到模塊機器人的智能設計中.輔助設計系統的智能化在於面向對象的知識表示和基於知識和事例的推理機制引入.本研究得到香港政府研究基金委員會1996~1999年度的資助(項目編號9040222).

『肆』 如何用觸摸屏指定液位高度並在觸摸屏上顯示當前液位需要什麼裝置plc是三菱的

液位儀吧 液位儀的 模擬信號(一般是4-20MA電流信號)給PLC之後 經過處理讓觸摸屏文本顯示 也可以組態一下 圖形顯示

『伍』 關於工業設計中人機工程學的問題~

個人認為工業設計具備的素質主要是思想和認識層面的。要有活躍靈動,不拘一格,打破傳統的思維;要有敏銳的觀察力,有能准確認知事物本質的能力。工業設計主要研究的是人與物之間的關系,以人為本是其中心理念,創造力是其靈魂,你接觸到一個新事物能准確找出它與人之間的本質關系,能發現問題解決問題,那你就具備了工業設計的基本要求。我在回答別人時總結了一下,說得不好。復制過來供你參考:

人機工程學的目標是根據人類的能力來設計商品和機器,人與物達到完美兼容是其追求的境界。工業設計中的人機工程學研究基本從以下四個方面:
1.和人體有關的應用,如傢具,電腦,家電等,它們都要考慮人的尺寸、人的力學能力、人的感知能力、人的信息傳遞及使用的心態變化等等。
2.操控的應用,即手控、腳控、眼控、聲控等設備或機器的操作方式,如遙控設備、游戲桿、腳踏開關等。
3.信息顯示的應用,如導航儀、電子屏幕等
4.人機界面的應用,如眼控對焦相機,眼睛看到哪相機自身就能感知而拍到哪,機器能捕捉人的意圖。
總之其中心理念就是「以人為本」 。以上乃本人多年工業設計工作中對海量信息資料的歸納總結,希望能對你有所幫助!

『陸』 台達觸摸屏怎麼設計出可以彈出一個畫面

可以的,台達觸摸屏具有強大的宏指令功能,使用宏指令就能實現你的控制要求。具體請參看台達觸摸屏手冊吧。

『柒』 人機界面設計基本特徵

從架構原理上來看,人機界面由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成;觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面,用於檢測用戶觸摸位置,接受後送人機界面控制器;而人機界面控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息,並將它轉換成觸點坐標,再送給CPU,它同時能接收CPU發來的命令並加以執行。從分類而言,可分為五個基本種類:矢量壓力感測技術人機界面、電阻技術人機界面、電容技術人機界面、紅外線技術人機界面、表面聲波技術人機界面。無論何種原理和分類,人機界面維修一般需要從四個大方向入手:1、觸摸玻璃,這是和人手接觸較多的地方,也是容易出問題的表面層,一般這類型的故障是由於用戶方人員比較粗魯動作引起的,也有由於運輸等不小心造成,結果一般都是破碎,偶爾也可能發生里邊電阻等器件斷裂,這種故障只有換觸摸玻璃,因為各種廠家生產時候規范標准不同,所以往往更換的時候存在「開模」這樣的過程,一旦開好了模,那麼人機界面維修是很簡單的事情了,就是更換了。2、顯示的液晶沒有顯示或者顯示不正常,這有同觸摸玻璃類似的外力因素造成的損壞,但不太多,大多是液晶老化引起的,也是靠更換處理,同樣存在不同廠家不同規格液晶不一樣的問題,另外一種原因是液晶驅動損壞了造成的,這類問題就需要處理電路板了。3、電路板故障,這類問題是比較棘手的,需要維修人員掌握一定的電路原理,有一定的動手能力,同時還要有一定的經驗,人機界面都是DSP等高度集成的晶元做控制核心,維修時候需要對照晶元廠家提供的電路圖,一般是晶振、外圍IC等故障;4、觸摸不靈,一般是液晶顯示和玻璃對應的按鈕等位置偏移造成的,也有是觸摸玻璃老化造成,前者可以根據人機界面廠家提供的「校正中心點」功能重新校正就可以了,後者需要更換觸摸玻璃,也有一些是接觸不良造成的,清洗一下就可以解決問題;5、通訊故障,下位機通訊程序沒有設定對、人機界面系統地址沒有正確、通訊口燒毀、通訊線路短線或者沒有接對,接觸不良等都會造成通訊故障。 目前人機界面維修公司比較多,但大多規模較小,良莠不齊,經過市場的大浪淘沙,目前已經有了象LONGI等規模較大有實力的人機界面維修公司,用戶在挑選人機界面維修公司的時候需要要事先考核對方的實力。

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