实验室概况

  智能感知与人机交互实验室成立于2010年，由人工智能学院段峰教授主持创办。实验室致力于机器人控制和人机交互研究，历经多年的发展，与国际多所知名高校建立了合作研究，与国内外的多家企业有多项合作开发项目，现在已成为一所拥有核心技术与较高科技水平的一流实验室。

   实验室科研工作主要集中在脑科学和机器人方面，总体思路是基于人的感知和运动特点建立机器人的“感知”、“决策”、“执行”单元，努力实现“感知智能化”、“执行人性化”、“交互安全化”的研究路线，在脑肌电稳定识别技术、全方位移动机器人、单元化生产线、人机共融技术方面取得了系列成果。

  “脑控”方面，2014年中国首辆脑控汽车在南开问世，首次实现了人脑与汽车中控系统的“连通”。在最新的脑控汽车研究中，团队建立了一套从三维仿真到实车实验的完整体系，实现了脑电信号控制汽车实时转向、加减速、泊车等多项功能。三维仿真系统基于真实场景而搭建，用于实车实验前的算法测试，可有效减少实车实验时意外事故的发生。实车控制系统创新性地将图像控制系统与脑电控制系统相结合，既实现了精准控制，又有效解决了疲劳驾驶问题。具体而言，当车辆在平直道路上行驶时，系统以视觉控制为主，脑电信号控制为辅，降低使用者疲劳程度；当系统检测到前方为弯道时，通过识别驾驶人的脑电信号，控制车辆转向；当检测到驾驶人特定脑区发生疲劳时，系统判断驾驶人进入疲劳状态并启动自动泊车程序，避免疲劳驾驶带来的意外事故。目前，该系统已经成功装载到长城汽车SUV汽车上，并通过了长城汽车公司的测试实验，有望实现产业化。

  “控脑”方面，团队已经突破了脑电信号控制动物大脑的技术瓶颈，搭建了大鼠机器人控制系统，实现了人脑对鼠脑的控制。大鼠机器人由硬件和软件两部分组成。硬件部分由电极、上位机和背包构成，其中背包固定在大鼠背部，通过Wifi模块接收人脑控制指令，控制大鼠脑内的植入电极对特定脑区施加电刺激，实现人脑电信号对大鼠机器人的远程控制。软件部分主要通过图形界面设置电刺激相关参数，呈现控制结果，便于使用。目前已经实现了人通过脑电信号控制大鼠机器人左右转向、前进等任务。未来该技术有望用于救灾、侦查等复杂任务上。

在肌电研究方面，实现了动态稳定识别肌电信号特征。采用小波变换对肌电信号进行时频域特征分析，在识别过程中引入在线学习单元，克服了因肌电信号漂移引起的识别不稳定难题，4小时9个手部动作分类正确率高达到92.17%。相关成果已在长亭假肢厂进行成果转化。

在机器人研究方面，与日本发那科公司联合研发了人机共融柔性生产线，获得被誉为日本工业机器人最高奖的财团法人奖；与艾乐博公司合作，为美的、苏泊尔等改造生产线400多条，节支7000多万元。生产线已销往越南、印度等国。

段峰教授个人简介：

博士毕业于日本东京大学，现任南开大学人工智能学院教授，从事脑科学、人工智能机器人研究。发表SCI/EI等学术论文165篇，包括多篇TIE，TNSRE等国际顶级期刊，论文引用超过千次。主持包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、天津市杰出青年科学基金、天津市支撑计划、天津市国际合作项目、天津市项目+团队等36项课题，累计经费2000多万元。在脑科学研究方面，研发了脑控汽车、脑控大鼠，成果被Nature正刊报道；在机器人研究方面，实现了全向移动外骨骼助力机器人、防疫遥操作机器人、防水肌电假手、人机共融柔性生产线等典型应用。成果获得日本人工智能学会特别贡献奖、日本财团法人奖、天津市科技进步二等奖（3项）、日本机器人世界公开赛冠军三连冠、中国技术市场协会金桥奖、马来西亚最佳工业服务论文奖等55项国内外奖项。入选天津杰青、天津131第一层次人才等人才计划。

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