基于多传感器融合机器人嗅觉感知系统

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1、河北工业大学硕士学位论文基于多传感器融合的机器人嗅觉感知系统摘摘摘要要要随着科技的发展，机器人在人类的生产和生活中的应用将越来越普遍，人们对机器人的智能要求也越来越高，不仅要求机器人能够完成既定的任务，还希望它们能感知周边环境并作出相应的反应，完成复杂的任务。具有嗅觉功能的机器人可以代替人类完成很多高危险性的工作，如进入毒气场搜寻毒气源，查找管道的泄漏点等。因此，对机器人嗅觉的研究具有重要的意义和广泛的应用前景。本文在国家863项目“面向极限环境的拟人多感官头部系统”的支持下，针对人类对外界气体的嗅觉感知功能，研究机器人的嗅觉感知系统

2、，通过多气体传感器信息的融合完成对未知气体的定量检测，为机器人实现味源定位奠定基础。本文的主要研究内容如下：1.介绍典型的人工嗅觉感知系统中的传感器阵列、信号预处理和模式识别三大功能模块，通过对三大功能模块的常用方法研究，完成了机器人嗅觉感知系统硬件平台的方案设计。确定了传感器阵列，根据仿生鼻原理设计了鼻道结构，用单片机实现数据采集和与计算机通信。2.根据BP网络的相关理论，设计对未知气体进行定量检测的BP网络，利用样本信号对网络进行训练和检验，通过对不同隐含层单元数的网络测试，由误差的大小优选出较合适的隐含层单元数。结果显示，BP网

3、络能够较好完成多传感器信息融合，实现对未知气体的定量检测。3.利用遗传算法和BP人工神经网络相结合，设计了一种传感器阵列优化的方法。同时，通过MATLAB的遗传算法和神经网络工具箱，完成软件的编写，通过实验结果分析得出优化阵列，减小了系统的规模，提高了系统的测量精度。关键词：机器人，嗅觉感知，气体传感器，信息融合，BP网络，遗传算法i基于多传感器融合的机器人嗅觉感知系统THEOLFACTORYPERCEPTIONSYSTEMOFROBOTBASEDONMULTI-SENSORFUSIONABSTRACTWiththedevelopme

4、ntoftechnology,theapplicationofrobotswillbecomemoreandmorecommonintheproductionandhumanlife.Therobotsarerequiredtobemoreintelligent,notonlyrequiredtoaccomplishagiventask,butalsotoperceptionsurroundingenvironmentandreactaccordinglytoachievecomplexmissions.Therobotwitholf

5、actoryfunctioncancompletelotsofseriousdangerousworkinsteadofhuman,suchassearchingforpoisongasintothegasmarketsources,findingleakagepointsofpipelineandsoon.Theresearchofrobots’olfactoryhasimportantmeaningsandabroadapplicationforeground.ThisthesisissupportedbyaNationalPro

6、gram863item--“Multi-perceptionhumanlikeheadsystemfacingonlimitcircumstance”.Bylearningthehumanperceptionoftheoutsidegas,itstudiedtheolfactoryperceptionsystemofrobots,completedthequantitativedetectionbyfusinginformationofgassensors,establishedfoundationofgassourcelocaliz

7、ation.Themaincontentsareasfollows:First,Threemajorfunctionalmodulesofthetypicalartificialolfactoryperceptionsystem:sensorsarray,signalpreprocessingandpatternrecognition,areintroduced.Afterthestudiesofgeneralwaysofthethreemajorfunctionalmodules,theprogramofolfactoryperce

8、ptionsystemhardwareplatformiscompleted.Sensorsarrayisconfirmed,themeatusstructureisdesignedbasedontheprinciple