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本發(fā)明公開了一種基于多感知數(shù)據(jù)融合的人機自然交互系統(tǒng)，包括MEMS手臂跟蹤裝置、視覺跟蹤裝置，以及安裝在操作者的手掌上的力反饋裝置，上述各裝置由PC終端控制，PC終端包括手臂運動解算模塊、圖像處理模塊、力學解算模塊和虛擬場景渲染模塊；虛擬場景渲染模塊根據(jù)手臂運動軌跡和手指運動軌跡生成虛擬手臂和手指，力學解算模塊根據(jù)虛擬手指與虛擬物體的碰觸信息，計算操作者當前狀態(tài)下應得到的期望反饋力矢量；本發(fā)明可滿足手臂大范圍運動情況下的手臂運動軌跡的跟蹤要求；其次，可通過圖像信息測量操作者手指的運動軌跡，可精確測量手指上多個關(guān)節(jié)的角度；再者，可為操作者提供力反饋和虛擬場景的視覺反饋，增強系統(tǒng)的臨場感、交互性。

突破了人機交互遙操作機器人的力感知、力反饋、力控制三大關(guān)鍵技術(shù)，研制成功人機交互遙操作的關(guān)鍵支撐設備，填補了國內(nèi)空白。

智能交互式上肢康復機器人在機械結(jié)構(gòu)上改進了現(xiàn)有動力型上肢康復機器人將電機放在運動關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足。在系統(tǒng)控制上，設計了多模態(tài)控制（語音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機交互控制需要，同時還設計了多種訓練模式（被動訓練、助力訓練、虛擬現(xiàn)實訓練等）。醫(yī)、患、機三者交互，實現(xiàn)了醫(yī)生跟患者，醫(yī)生與機器，患者與機器之間的遠程、無線控制。

1.痛點問題 多年來，工業(yè)大數(shù)據(jù)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析算法和模型都是基于大量代碼實現(xiàn)，效率低，難以實現(xiàn)快速開發(fā)。同時，工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析模型處理過程多由多個算法通過一定的計算流程構(gòu)成，計算流程復雜多變，迫切需要一款支持靈活定制和快速開發(fā)的處理分析技術(shù)來支持工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析。 2.解決方案 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)針對工業(yè)大數(shù)據(jù)處理與分析任務的交互式探索、建模、調(diào)試和應用而設計。根據(jù)CRISP-DM設計原則，一般大數(shù)據(jù)處理與分析分為業(yè)務理解、數(shù)據(jù)理解、數(shù)據(jù)準備、建模、評估和部署等階段，各階段相輔相成，形成一個大數(shù)據(jù)處理分析生命周期。 圖1.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)設計思想 本成果技術(shù)基于上述CRISP-DM的設計思想而設計，完全支持大數(shù)據(jù)處理與分析生命周期。該技術(shù)的特點包括： （1）內(nèi)置數(shù)百種通用和專用的大數(shù)據(jù)分析算法和模型，并提供了按需擴展機制，用戶可以按照自己的需要隨時添加和擴充，以支持客戶特定的大數(shù)據(jù)應用需求； （2）支持拖拽方式構(gòu)建處理與分析流程，完全圖形化設計大數(shù)據(jù)處理分析計算流程，并能在設計過程中進行單步/多步運行調(diào)試，查看中間結(jié)果，實時調(diào)整運行結(jié)果，以獲得用戶期望的處理分析結(jié)果； （3）支持機器學習模型訓練及使用，內(nèi)置了機器學習模型訓練框架，一般機器學習模型在該技術(shù)的支持下，可以實現(xiàn)快速訓練，訓練結(jié)果可支持進一步的大數(shù)據(jù)處理與分析； （4）支持數(shù)據(jù)處理與分析流程參數(shù)化，在其提供的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理與分析算法模板中，用戶通過算法模板可以開發(fā)面向Java、Python的算法，并集成和擴展到該技術(shù)的算法集合，實現(xiàn)按需定制處理分析； （5）支持數(shù)據(jù)畫像和學習模型可視化，以圖形化的方式定制數(shù)據(jù)畫像的方法模型，并以二維和三維圖表的形式展示給用戶； （6）支持批處理、流處理和流轉(zhuǎn)批處理三種處理方式； （7）按需定制運行計劃與資源有效利用，用戶可設置任務執(zhí)行計劃，任務執(zhí)行計劃定期運行，以實現(xiàn)周期性處理分析，方便獲得持續(xù)的運行結(jié)果。 清華數(shù)為交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)面向多種用戶角色，包括數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)科學家、算法工程師、運維工程師、代碼工程師等。采用分層設計，分為客戶層、服務層、計算層。 客戶層包括流程建模調(diào)試工具，用戶可用工具圖形化拖拽式設計處理與分析計算模型，并可進行調(diào)試和查看中間結(jié)果；管理工具，針對服務層所調(diào)用和訪問的計算框架或者外部系統(tǒng)進行管理，包括對于數(shù)據(jù)源、計算環(huán)境、存儲環(huán)境等的管理工具。 服務層主要包括流程調(diào)度服務，即負責按照用戶所設定的工作計劃來定時調(diào)度執(zhí)行計算模型；執(zhí)行服務，是負責執(zhí)行處理分析計算的模型和算法的服務；計算資源管理服務負責管理執(zhí)行服務中所能集成的所有的服務，如計算框架和存儲設施等。 計算層是執(zhí)行服務在執(zhí)行處理分析算法和模型中所訪問的外部服務，包括計算組件或框架，以及持久化存儲組件或者系統(tǒng)等。 圖2.交互式大數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)架構(gòu) 本成果的交互式處理與分析技術(shù)較好地解決了工業(yè)大數(shù)據(jù)處理分析工作中所遇到的問題和痛點，并且能夠廣泛應用于多個行業(yè)和領(lǐng)域中，如能源、礦山、醫(yī)療器械、裝備制造業(yè)、消費品制造業(yè)、工程機械行業(yè)等。 合作需求 期待與工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域企業(yè)緊密合作，獲得各領(lǐng)域的實際需求，促使該技術(shù)不斷完善和升級迭代，走向成熟。 未來將在工程機械行業(yè)、醫(yī)療機械行業(yè)、礦山行業(yè)、裝備制造行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)電商行業(yè)等尋求更多的成果轉(zhuǎn)化、深度合作機會，在合作基礎上，推動上述行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，為國家實現(xiàn)“雙碳”目標做出清華貢獻。

本項目建立了一個擬人化的人機交互系統(tǒng)，實現(xiàn)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的手語合成、基于視覺感知的靜態(tài)手勢識別、基于圖像和視頻序列分析的表情識別以及基于正側(cè)面相片拼接的表情合成等功能。獲得8項國家計算機軟件著作權(quán)，撰寫了1部人機交互專著，獲得2008年深圳市科技創(chuàng)新獎（第一），《手語翻譯系統(tǒng)》和《手語教學系統(tǒng)》分別被評為2007年和2008年國家重點新產(chǎn)品，構(gòu)建了《中國標準手語庫》（共5587詞）。 項目成果應用于智能人機接口、數(shù)字娛樂等領(lǐng)域。中央電視臺一套《科技博覽》作了題為“手語手機”的專題報

智能交互式上肢康復機器人在機械結(jié)構(gòu)上改進了現(xiàn)有動力型上肢康復機器人將電機放在運動關(guān)節(jié)處造成的噪聲高、體積大等不足，將電機、減速箱、離合器等動力器件放在底座內(nèi)，并采用基于齒輪的中央驅(qū)動設計，在實現(xiàn)簡化機械臂的同時能完成肘關(guān)節(jié)曲/伸，肩關(guān)節(jié)曲/伸與內(nèi)收/外展的多自由度活動。在系統(tǒng)控制上，設計了多模態(tài)控制（語音控制、觸摸控制、按鍵控制等）方式，使得控制更加符合人機交互控制需要，同時還設計了多種訓練模式（被動訓練、助力訓練、虛擬現(xiàn)實訓練等），以適用不同階段患者的康復訓練需求。針對該機器人設計的一款應用于手機

本發(fā)明提供一種棋牌游戲交互輔助裝置，玩家可以利用本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置與各種游戲設備進行游戲交互，在游戲交互的過程中，本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置可以為玩家提供真實棋牌的觸覺感受。此外，玩家操作本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置就可以操控游戲，這讓玩家有一種在進行實體游戲的游戲感受。此外，本發(fā)明的具有很好的普適性和便攜性，不同的棋牌游戲都可以使用本發(fā)明的棋牌游戲交互輔助裝置進行游戲交互，且人們可以和移動智能終端一起隨身攜帶，方便隨時使用。

成果簡介：本項成果是國家863 項目光學全反射式大幅面多用戶交互桌面關(guān)鍵技術(shù)及樣機研究的標志性成果，申請國家發(fā)明專利 12 項，發(fā)表論文 26 篇， 登記軟件著作權(quán) 3 項。 技術(shù)領(lǐng)域：電子信息 現(xiàn)狀特點：已經(jīng)成功應用于包括中國科技館、上海世博會在內(nèi)的多個展館與 博物館，并在“十一五”國家重大科技成就展中展出。 應用范圍：會議、教學互動桌，多人游戲平臺，軍用沙盤、景點

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