面向反恐領(lǐng)域基于多源信息融合的機(jī)器人感知系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿生學(xué)、人工智能等學(xué)科的飛速發(fā)展，智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研究越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，機(jī)器人在國(guó)防安全系統(tǒng)、惡劣環(huán)境下作業(yè)以及服務(wù)行業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)階段,機(jī)器人的研究應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，其中執(zhí)行特殊任務(wù)的仿人形機(jī)器人的研究和應(yīng)用尤其受到普遍關(guān)注，并成為智能機(jī)器人領(lǐng)域中最活躍的研究熱點(diǎn)之一。其頭部感官包含了多種傳感器，機(jī)器人對(duì)環(huán)境的感知就是依靠多感官信息來(lái)進(jìn)行決策和判斷。在國(guó)家863計(jì)劃“危險(xiǎn)

2、化學(xué)反應(yīng)器泄漏檢測(cè)與修補(bǔ)移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)”和“211”工程重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，本文以三自由度機(jī)器人頭部感知系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了機(jī)器人感知的三個(gè)子系統(tǒng)：視覺子系統(tǒng)、聽覺子系統(tǒng)、嗅覺子系統(tǒng)，建立了一個(gè)通過(guò)聽覺傳感器確定目標(biāo)的初方位，通過(guò)CCD 攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤及精細(xì)定位，估計(jì)出的精確位置參數(shù)，通過(guò)嗅覺傳感器來(lái)檢測(cè)周圍是否存在危險(xiǎn)氣體的機(jī)器人頭部三自由度感知系統(tǒng)。本文的創(chuàng)新性工作有： 1、提出了應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合異質(zhì)傳感器的融合方

3、法。異質(zhì)傳感器采集的是不同性質(zhì)、不同時(shí)域空間的信號(hào)，融合這些信息用常規(guī)的方法有一定的難度。應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合多個(gè)傳感器的低中高層次冗余互補(bǔ)信息，從而使機(jī)器人在未知環(huán)境下做出正確的判斷和決策。 2、建立頭部感知系統(tǒng)，提出了主動(dòng)嗅覺的電子鼻結(jié)構(gòu)，在氣流通道采用后端主動(dòng)導(dǎo)流，使氣流連續(xù)通過(guò)鼻腔，形成連續(xù)不斷的檢測(cè)。 3、提出一種聲源定位的新方法。三個(gè)聽覺傳感器呈現(xiàn)等腰三角形分布，計(jì)算其信息采集過(guò)程中的時(shí)間延遲和幾何關(guān)系判斷聲

4、源的方位和距離，實(shí)驗(yàn)證明定位的距離、角度精度均達(dá)到預(yù)期的效果。 4、建立了人臉的橢圓形模型。對(duì)于動(dòng)態(tài)圖像（即視頻序列）中的每幅圖像進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)，從各個(gè)相鄰圖像的檢測(cè)結(jié)果中尋找細(xì)微差別，并對(duì)其進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得目標(biāo)的空間位置變化，實(shí)現(xiàn)跟蹤。不變矩的使用，對(duì)于快速判斷人臉橢圓模型以及質(zhì)心的獲得起到了關(guān)鍵性的作用，使實(shí)時(shí)跟蹤達(dá)到了滿意的效果。 5、建立了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)傳感器融合模型與算法。設(shè)計(jì)了各層的輸入和輸出，利用B