基于嵌入式的機器人多傳感及信息融合系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，一方面，勞動保護越來越被重視，有害環(huán)境需要機器人替代人力勞動；另一方面，人力資源成本的快速提高，迫使企業(yè)主提升生產(chǎn)的自動化水平，推動工業(yè)機器人的應用。近年來，海洋技術(shù)、空間技術(shù)和原子能技術(shù)迅速發(fā)展，地震、泥石流、海嘯等自然災害頻繁發(fā)生，人們迫切需要機器人來替代人在高度危險、惡劣或有害的環(huán)境下進行復雜、甚至需要與環(huán)境交互的工作。因此，智能化機器人便成為一種現(xiàn)實可行的選擇。
　　智能化機器人配備多種具有類似人類感覺器官

2、功能的傳感器，用來獲取任務的相關(guān)信息。本文結(jié)合課題要求，設計了一個基于嵌入式的機器人多傳感信息融合系統(tǒng)，實現(xiàn)了觸覺傳感器、接近覺傳感器和熱覺傳感器三種傳感器的信號采集和分析。同時，通過融合決策解決機器人對物體的自適應抓取控制和對所抓取物體的材質(zhì)簡單識別分類等問題。通過PC機仿真和嵌入式平臺實際應用，證實該系統(tǒng)的構(gòu)建與運用是可行的。論文的主要工作及創(chuàng)新點如下：
　　（1）完成了應用于機器人的多傳感器設計。觸覺傳感器用來測量物體接觸過

3、程中的物理量，包括對物體的接觸信息、軟硬度信息等的綜合測量；接近覺傳感器用來粗略地反映抓取過程中物體相對于機械手爪的接近程度；而熱覺傳感器則測量了物體的導熱性、溫度等物理性質(zhì)。根據(jù)傳感器的不同物理原理，設計了傳感器信號調(diào)理電路，并提出了相應的信號測量方法。
　?。?）搭建了基于NI數(shù)據(jù)采集卡的PC機數(shù)據(jù)采集仿真平臺，對機器人抓取過程進行了剖析，提出了合理的數(shù)據(jù)采集方案，著重分析了觸覺傳感器的響應過程，實現(xiàn)了根據(jù)抓取過程接觸時刻對物

4、體材質(zhì)識別的合理時間點判別。本文探討了多傳感信息融合原理及相關(guān)方法，根據(jù)觸覺信號和熱覺信號的特征分別提出了基于貝葉斯推理和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的融合決策算法，用于有限樣本中被抓取物體材質(zhì)的分類。通過仿真實驗，成功實現(xiàn)了被抓取物體的識別分類。
　?。?）設計并研制了基于嵌入式傳感信號處理的機器人多傳感信息融合系統(tǒng)。研究工作包括嵌入式硬件平臺和軟件支持，為后續(xù)信息融合的復雜算法在嵌入式系統(tǒng)上的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　論文較詳細地闡述