理解这些外部因素是机器人等应用中的一个基本问题

日前，有报道称，喝咖啡和散步是我们大多数人每天都会做的事情，但我们很少考虑为什么咖啡不会溢出来事实上，这包括许多物理原理

亚利桑那州立大学用于模拟人类处理复杂物体的推车摆系统示意图显示:球在圆杯中滚动的概念模型，通过非线性力学模型附着在移动推车上的摆，该模型用一组微分方程进行数学描述。

咖啡是装在杯子里的热搅动流体，它具有与杯子相互作用的内在自由，杯子与人类载体相互作用。

亚利桑那州立大学电气工程教授赖颖成说:虽然人类有与复杂物体互动的自然或自然能力，但我们对这些互动的理解，尤其是在数量层面，几乎为零我们没有意识去分析外界因素对我们互动的影响

可是，理解这些外部因素是机器人等应用中的一个基本问题。

亚利桑那州立大学的布伦特华莱士博士说:在智能假肢的设计中，建立一个模仿人类肢体自然运动的自然柔韧性模型变得越来越重要这些改进让用户觉得义肢更加舒适自然

可以想象，在不久的将来，机器人将被部署在需要自然协调和运动控制的复杂对象处理或控制的各种应用中。

如果机器人被设计成以相对较短的步幅行走，则允许行走频率发生相对较大的变化但是，如果你需要更长的步幅，你应该仔细选择行走频率

《PHYSICAL REVIEW APPLIED》发表的一篇新论文《复杂对象控制中的同步变换》源于华莱士。

研究团队扩展了《东北研究》最近进行的一项开创性的虚拟实验研究，使用咖啡杯来固定范式，并添加了一个滚球来研究人类如何操纵复杂物体参与者故意有节奏地旋转杯子，并可以改变力度和频率，以确保球被控制

东北研究的研究表明，参与者倾向于选择低频或高频策略，即通过杯子有节奏的运动来处理复杂的物体。

一个显著的发现是，当使用低频策略时，振荡表现为同相同步，但当使用高频策略时，会出现反相同步。

华莱士说:因为低频和高频都有效，可以想象，虚拟实验的一些参与者改变了策略这引起了疑问

华莱士问道:如何从与低频策略相关的同相同步过渡到与高频策略相关的反相同步，反之亦然同相和反相同步机制之间的界限在参数空间中是尖锐的，渐进的还是复杂的

在华莱士好奇心的驱使下，利用摆的非线性动力学模型研究了同相和异相同步之间的转换，该模型连接到受外部周期性驱动的移动小车上。

研究人员发现，在弱强迫状态下，伴随着外部驱动频率的变化，这种转变是突然的，发生在共振频率，利用线性系统控制理论可以完全理解。

在此范围之外，同相和异相同步之间会出现一个过渡区域，在该区域中，台车和摆锤的运动不同步研究还发现，在低频侧的过渡区及其附近存在双稳态现象

总的来说，研究结果表明，人类可以从一个同步吸引子切换到另一个同步吸引子，这种机制可以用来设计智能机器人，使其在不断变化的环境中自适应地处理复杂对象。

赖说，人类可能能够熟练地使用同相和反相策略，并从一种策略平稳地切换到另一种策略，甚至没有意识到这一点这项研究的结果可用于将这些人类技能应用于软机器人和其他领域，如康复和脑机接口

除此之外，像在装配线上给车身铺设电线这样琐碎的任务，使用最先进的机器仍然是不可能的。

华莱士说:对人类如何与环境动态互动的系统化，定量化理解，将永远改变我们设计世界的方式，并可能彻底改变智能假肢的设计，开创制造和自动化的新时代通过模仿人类在处理复杂对象时采用的动态有利行为，我们将能够自动化以前认为不可能的过程