Telerobotics, Automation, and Human Supervisory Control

出版者:The MIT Press

作者:Thomas B. Sheridan

页数:415

出版时间:1992-08-12

价格:USD 80.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262193160

具体描述

For the past three decades, the author and his colleagues in the MIT Man-Machine Systems Laboratory have been carrying out experimental research in the area of teleoperation, telerobotics, and supervisory control - a new form of technology that allows humans to work through machines in hazardous environments and control complex systems such as aircraft and nuclear power plants. This timely reference brings together a variety of theories and technologies that have emerged in a number of fields of application, describing common themes, presenting experiments and hardware embodiments as examples, and discussing the advantages and the drawbacks of this new form of human-machine interaction. There are many places - such as outer space, the oceans, and nuclear, biologically, and chemically toxic environments - that are inaccessible or hazardous to humans but in which work needs to be done. Telerobotics - remote supervision by human operators of robotic or semiautomatic devices - is a way to enter these difficult environments. Yet it raises a host of problems, such as the retrieval of sensory information for the human operator, and how to control the remote devices with sufficient dexterity. In its complete coverage of the theoretical and technological aspects of telerobotics and human-computer cooperation in the control of complex systems, this book moves beyond the simplistic notion of humans versus automation to provide the necessary background for exploring a new and informed cooperative relationship between humans and machines. Thomas B. Sheridan is Professor of Engineering and Applied Psychology at the Massachusetts Institute of Technology. Contents: Introduction. Theory and Models of Supervisory Control: Frameworks and Fragments. Supervisory Control of Anthropomorphic Teleoperators for Space, Undersea, and Other Applications. Supervisory Control in Transportation, Process, and Other Automated Systems. Social Implications of Telerobotics, Automation, and Supervisory Control.

用户评价

最后，我个人非常关注这本书在探讨**伦理、社会影响以及未来趋势**方面的深度。随着人机界面的不断进化，特别是当远程控制的精度高到可以进行精细的、甚至创造性的工作时，我们不得不思考几个深层次的问题。例如，当一个自动化系统出现严重错误并造成损失时，**责任的归属问题**如何界定？是设计者、操作者、还是提供数据的AI？这本书是否有专门的章节来讨论在高度依赖监督控制的系统中，**法律和道德框架的演进**？此外，从宏观角度看，大规模的远程自动化和机器人化将如何重塑全球的劳动力市场和技能需求？如果书中能提供对这些“软性”但至关重要的议题的深刻见解，而不是仅仅局限于纯粹的技术细节，那么它将超越一本技术手册的范畴，成为一部具有前瞻性的思想读物。我期望看到对**“增强人类智能”**而非“取代人类”这一核心理念的坚定倡导，以及对未来十年内，人机共存模式可能出现的颠覆性变化的严肃探讨。

我对这本书中可能涉及的**自动化系统的鲁棒性与适应性**方面的内容充满了好奇。自动化系统在实验室环境中可能表现完美，但一旦遭遇不可预测的外部干扰——比如传感器漂移、环境光线剧变，或者操作对象物理特性的微小变化——系统的性能往往会急剧下降。这本书如果能深入探讨如何构建**具备学习和自我修正能力的自动化框架**，将会极具价值。这里的“学习”不仅仅是机器学习模型的训练，更关键的是系统如何在运行过程中，**实时调整其控制参数和策略以适应“新常态”**。例如，当一个机器人手臂在处理一批公差不一的零件时，它如何动态地调整抓取力度和路径规划？我特别希望看到有关**故障诊断与隔离（FDI）技术**如何融入到监督控制架构中。一个真正智能的自动化系统，应该能够在出现异常时，不仅能通知人类，还能在人类授权下，尝试实施一系列预先定义的恢复流程，而不是简单地进入安全停机状态。这种层次化的、递进式的自动化干预策略，体现了对系统全生命周期复杂性的深刻理解。

这本书的书名暗示了一种对**系统工程方法论**的强调。在如此复杂的系统中，设计、建模、仿真和验证是不可或缺的步骤。我期待看到作者是如何构建一个**统一的数学模型**来描述物理操作（Telerobotics）、逻辑执行（Automation）和认知反馈（Supervisory Control）这三者的相互作用。这不仅仅是机械工程或计算机科学的单一视角可以解决的，它需要一个**跨学科的、整体性的系统建模框架**。也许书中会介绍如何利用先进的微分方程或状态空间模型来捕捉这些动态关系，并可能利用**数字孪生（Digital Twin）**技术来作为人类监督前的首要测试平台。如果作者能提供一个清晰的流程图，展示从需求分析到最终部署的整个工程闭环，特别是如何将抽象的控制理论转化为能够在实际硬件上稳定运行的算法，那么这本书的实践价值将大大提高。对于那些需要设计大型、集成化系统的工程师而言，这种结构化的工程思维指导是无价之宝。

从另一个角度来看，"人类监督控制"这个短语极大地吸引了我，因为它暗示了**智能系统的“可信赖性”与“可解释性”**的议题。我们正处于一个自动化程度越来越高的时代，从自动驾驶汽车到智能工厂流水线，机器的决策能力越来越强，但当系统出错时，人类如何快速、有效地介入并纠正错误，是设计复杂系统的核心挑战。我非常期待书中能详尽探讨**人机角色分配的动态模型**。究竟在哪些情境下，机器应该完全自主运行，哪些边界需要人类实时“掌舵”？书中对**认知负荷的量化分析**或许会是亮点，因为在危机时刻，信息过载是导致操作员失误的主要原因。一个优秀的监督控制系统，不应该仅仅是“按下停止按钮”那么简单，它需要以人类最容易理解和处理的方式呈现系统状态、预测潜在故障和推荐干预策略。我设想这本书会包含大量的**人机界面（HMI）设计原则**，特别是针对那些高风险、快节奏环境下的可视化和报警策略，这将对所有从事复杂系统设计的人员具有极强的指导意义。希望它不仅仅停留在理论层面，而是能通过实际案例，展示如何通过优秀的人机协作设计，将系统的整体可靠性提升到一个新的层次。

这本书的书名听起来就充满了未来感和技术深度，它似乎聚焦于人机交互的前沿地带，尤其是那些涉及到远程操作和自动化系统的领域。我对于这种将“机器人学”、“自动化”与“人类监督控制”这三个核心概念融合在一起的著作抱有极高的期待。首先，我个人对**物理世界的远程干预**一直深感兴趣。想象一下，身处地球的某一端，却能通过精密的机械臂在太空站进行维修，或者在深海中探索未知的生物群落。这本书的作者显然深入挖掘了如何保证这种**遥操作的时延、反馈的真实性以及操作的稳定性**。我希望看到作者不仅仅是罗列现有的技术，而是能对未来十年内，特别是5G/6G通信技术成熟后，远程操控精度和实时性将迎来怎样的质变进行深入的预测和分析。特别是关于**触觉反馈（Haptic Feedback）**的章节，这是决定远程操作者“感觉”是否真实的基石，如果书中能提供最新的传感器技术和算法模型，那将是巨大的加分项。这种技术不仅仅服务于工业和太空探索，对于**远程医疗手术**的普及和安全保障也具有不可替代的意义。如果这本书能清晰地阐述实现高保真远程操作的软硬件瓶颈，并提出创新的解决方案，那么它无疑是该领域的一部里程碑式的作品。