机械工程学报

作者：杨赓, 周慧颖, 王柏村

单位：1. 浙江大学流体传动与机电系统国家重点实验室 杭州 310027;2. 浙江大学机械工程学院 杭州 310027

关键词：人机协作,数字孪生,人-信息-物理系统,人本智造；

基金：国家自然科学基金(51975513，51890884)、浙江省自然科学基金杰出青年基金(LR20E050003)、国家重点研发计划(2020YFB1713900)、宁波科技创新2025重大专项(2020Z022)、浙江大学百人计划科研启动(0020886)和浙江省软科学研究计划(2022C35040)资助项目。

随着人-信息-物理系统(Human-cyber-physical systems, HCPS)的发展与演进，人机关系由人机共存、人机交互、人机合作逐渐发展到人机协作。与此同时，数字孪生等新兴使能技术的涌现推动人类生产生活的数字化、网络化和智能化发展，增强了人机协作的状态感知、认知分析和控制决策等能力，为面向人本智造的人机协作范式转变提供了支撑。基于HCPS理论，提出数字孪生驱动的智能人机协作的基本概念，通过对人机关系演变和人机协作定义进行探讨，阐明在HCPS语义下数字孪生驱动的智能人机协作具体内涵。针对目前人机协作模式中存在的问题，提出数字孪生驱动的智能人机协作框架体系，从人机物理实体、人机数字模型、连接与交互、智能协作决策服务四个主要组成部分进行阐述。在此基础上，围绕传感与集成、计算与分析、控制与执行三个方面分析智能人机协作的共性使能技术，包括可穿戴技术、柔性传感、人工智能、外骨骼等。讨论数字孪生驱动的智能人机协作在工业生产、建筑修造、医疗健康和人因工程等领域的典型应用，以期为推动人机协作范式转变、促进人机协作可持续发展提供参考。

来源：2022年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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