基于嵌入式的機(jī)器人多傳感及信息融合系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，一方面，勞動(dòng)保護(hù)越來(lái)越被重視，有害環(huán)境需要機(jī)器人替代人力勞動(dòng)；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(dòng)化水平，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用。近年來(lái)，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(zāi)害頻繁發(fā)生，人們迫切需要機(jī)器人來(lái)替代人在高度危險(xiǎn)、惡劣或有害的環(huán)境下進(jìn)行復(fù)雜、甚至需要與環(huán)境交互的工作。因此，智能化機(jī)器人便成為一種現(xiàn)實(shí)可行的選擇。
　　智能化機(jī)器人配備多種具有類似人類感覺(jué)器官

2、功能的傳感器，用來(lái)獲取任務(wù)的相關(guān)信息。本文結(jié)合課題要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于嵌入式的機(jī)器人多傳感信息融合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了觸覺(jué)傳感器、接近覺(jué)傳感器和熱覺(jué)傳感器三種傳感器的信號(hào)采集和分析。同時(shí)，通過(guò)融合決策解決機(jī)器人對(duì)物體的自適應(yīng)抓取控制和對(duì)所抓取物體的材質(zhì)簡(jiǎn)單識(shí)別分類等問(wèn)題。通過(guò)PC機(jī)仿真和嵌入式平臺(tái)實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)該系統(tǒng)的構(gòu)建與運(yùn)用是可行的。論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（1）完成了應(yīng)用于機(jī)器人的多傳感器設(shè)計(jì)。觸覺(jué)傳感器用來(lái)測(cè)量物體接觸過(guò)

3、程中的物理量，包括對(duì)物體的接觸信息、軟硬度信息等的綜合測(cè)量；接近覺(jué)傳感器用來(lái)粗略地反映抓取過(guò)程中物體相對(duì)于機(jī)械手爪的接近程度；而熱覺(jué)傳感器則測(cè)量了物體的導(dǎo)熱性、溫度等物理性質(zhì)。根據(jù)傳感器的不同物理原理，設(shè)計(jì)了傳感器信號(hào)調(diào)理電路，并提出了相應(yīng)的信號(hào)測(cè)量方法。
　?。?）搭建了基于NI數(shù)據(jù)采集卡的PC機(jī)數(shù)據(jù)采集仿真平臺(tái)，對(duì)機(jī)器人抓取過(guò)程進(jìn)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(jué)傳感器的響應(yīng)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)抓取過(guò)程接觸時(shí)刻對(duì)物

4、體材質(zhì)識(shí)別的合理時(shí)間點(diǎn)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(jué)信號(hào)和熱覺(jué)信號(hào)的特征分別提出了基于貝葉斯推理和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)了被抓取物體的識(shí)別分類。
　?。?）設(shè)計(jì)并研制了基于嵌入式傳感信號(hào)處理的機(jī)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(tái)和軟件支持，為后續(xù)信息融合的復(fù)雜算法在嵌入式系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　論文較詳細(xì)地闡述