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用咖啡散步有点理解物吉村ちえみ理学

物理学 2021-10-03 23:59:02

由亚利桑那州立大学的示意图,用于模拟人类对复杂物体的处理,例如一杯热咖啡:(a)一个概念模型圆形杯子内的球滚动和(b)附着在移动推车上的摆锤的非线性机械模型,该车身由一组微分方程数学描述学分:Brent Wallace,Ying-Cheng Lai,亚利桑那州州立大学用咖啡散步是我们大多数人每天都在不考虑的情况下做的事情它需要的平衡作用

实际上,已经有很多物理方法,防止咖啡溢出

咖啡,咖啡,包含在杯子中的热搅拌的流体,具有互动的内部自由度与杯子又与人载体相互作用

“虽然人类拥有自然,或天赋,能够与复杂对象进行互动,但我们对这些相互作用的理解 - 特别是在定量水平,是下一步亚利桑那州杨诚赖教授王教授说,零Iversity电气工程教授

“我们没有有意识地分析外部因素的影响,如噪音或气候,我们的互动

”,了解这些外部因素是一个基本问题诸如软机器人

的应用领域“例如,在智能假肢的设计中,以模仿人肢自然运动的自然动态的自然柔韧性方式越来越重要,”布伦特华莱士说:前者赖本科生和现在的博士生在ASU的IRA A

工程学院

“”这种改进使得假肢感觉更舒适和自然地对用户进行了

“根据赖,可以想到,在不太遥远的未来,机器人将部署在复杂对象递送或控制的各种应用中,需要这种协调和运动控制,即人类做得很好

如果一个机器人旨在使用相对短的步伐长度行走,则相对较大步行频率允许

然而,如果需要更长的步伐,则应仔细选择步行频率

在物理评论中公布的新纸,“复杂的同步转换” “对象控制”起源于华莱士,作为其在电气工程中的高级设计项目的一部分,由Lai监督

华莱士已获得NSF毕业生奖学金,现在是ASU电气,计算机和能源工程学院的博士生

ASU团队的研究在东北大学的研究人员最近进行了突破性的虚拟实验研究,使用咖啡杯控股范例并添加滚球,检查人类如何操纵复杂对象

参与者以节奏的方式故意旋转杯子,以改变力和频率的能力,以确保含有的球保持

东北研究表明,参与者倾向于选择低频或高频杯子的战略 - 节奏运动o处理复杂对象

显着的发现是,当使用低频策略时,振荡表现出同步同步,但是当采用高频策略时出现反相同步

“由于低频和高频都是有效的,它可以想到,一些参与者在虚拟实验转换策略中,”华莱士

“”这提出了问题

”过渡怎么样从与低频策略相关联的相位同步发生,以与高频策略相关联的反相同步,反之亦然“在参数空间中的”问号“,”WALLACE

“是in的边界。阶段和反相同步制度尖锐,渐进或复杂?“ASU团队的研究促使华莱士的好奇心研究了使用附着在外部周期性的移动推车的摆锤的非线性动力学模型研究了同相和防波酶同步的过渡

研究人员发现,在随着外部驱动频率的变化,随着外部驱动频率的变化,弱强制性的制度,在谐振频率下发生,可以通过线性系统控制理论完全理解,这可以通过这种制度超出这一制度来完全理解

,过渡区域出现在同相和反相同步之间,其中推车和摆锤的运动不同步

,还发现,在低频侧的过渡区域内部和靠近过的偏移性

oVerall,结果表明,人类能够从一个同步吸引子突然和高效地切换到另一个同步吸引子,可以利用用于设计智能机器人以在改变环境中自适应处理复杂对象的机制

“是可能的人类能够巧妙地使用同期和反藻策略并从一个策略顺利地切换到另一个策略,也许甚至没有实现它

本研究的发现可用于将这些人类技能实施柔软具有在其他领域的应用程序的机器人,例如康复和脑机界面,“莱说

另外,作为在装配线上的车身中的运行导线的琐碎的任务 - 这是人类易于实现的躲避最先进的町nes

“对人类如何与他们的环境进行动态互动的系统定量理解将永远改变我们如何为我们的世界制造业,并且可能彻底改变智能假肢和迎来新的制造和自动化时代的设计,”华莱士说

“通过模仿人类通过处理复杂物体的动态有利行为,我们将能够自动化以前认为不可能的过程

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