基于语音识别听觉导航的蛇形救援机器

《基于语音识别听觉导航的蛇形救援机器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、项目编号：大学生创新创业训练计划项目申请书项目名称：基于语音识别、听觉导航的蛇形救援机器人项目负责人：赵静宇学院年级专业：　控制科学与工程学院１０级自动化联系电话：　　电子信箱：　　　yanliuhuaqiao01@126.com　指导教师：刘作军指导教师所在学院：控制科学与工程学院指导教师联系电话：河北工业大学教务处制表填表日期：2013　　年　5　月　8　日项目名称基于语音识别、听觉导航的蛇形救援机器人申　请　团　队　情况姓　名所在院系专　业联系电话E－MAIL赵静宇控制科学与工程学院自动化yanliuhuaqiao01@126.com葛昆山控制科

2、学与工程学院自动化kunshan_ge@163.com王文杰控制科学与工程学院自动化@qq.com指导教师情况姓名刘作军职　务副院长职　称教授电　话E-MAILliuzuojun@hebut.edu.cn一、立项背景及申请理由（包括国内外研究现状、研究意义、研究基础及文献资料情况）研究意义：地震、矿难、火灾等重大灾害发生之后，最紧急的任务就是搜救困在废墟中的幸存者．然而，复杂危险的灾害现场给救援人员及幸存者带来了巨大的困难和威胁，阻碍了救援工作的快速有效进行，使用基于语音识别、听觉导航的蛇形救援机器人进行辅助搜救是解决这一难题的有效手段。在辅助灾害救援

3、任务中，该蛇形救援机器人可以在救援人员无法进入的危险狭窄环境中连续执行搜索救援任务。所涉及的未知环境中机器人导航问题，是近年来的研究重点，也是当前机器人学中的热点。目前救援机器人多采用以基于视觉导航为主的多传感器信息融合和人机交互导航控制方法，在多数救灾任务中，由于灾害的破坏，现场往往杂乱分布，有多种不规则的障碍物，而且通常因停电、烟雾等原因造成很差的视环境，使得救援机器人导航和路径规划的难度大大增加．目前的救援机器人导航控制，主要以视觉为主，辅以超声测距仪等多传感器信息融合或者人机交互/远程遥控的方式来解决此类问题．但是，由于光和超声波的波长都比较小

4、，其在传输中的衍射能力相对很弱，因而无法对灾害废墟中的幸存者有效跟踪搜索．声波的波长较大，具有较强的衍射能力，可以绕过障碍物传播，利用声音的这种绕射及其反射传播等特性，结合与其他传感器的信息融合，就能从全局和局部、导航和避障等方面实现救援机器人的听觉导航，根据遇险人的呼救声搜索目标．此外，救援机器人应排除杂音和噪声的干扰，只追踪特定的声音，如“救命啊”、“来人啊”和“Help”，才能有效地完成救援任务．我国历年因地震、矿难和火灾等灾害，造成了重大的人员伤亡，产生了不良的社会影响．救援工作异常困难和危险，往往还在救援工作中造成救护人员的伤亡，因此研发能够

5、代替人及时进入灾害现场，准确判断受困人员位置以及获取灾害现场环境信息的救援机器人系统，具有重要的意义．本文提出的基于语音识别、听觉导航的蛇形救援机器人听觉导航方法能够根据遇险人的呼救声搜索目标，并且在危险狭窄的路段向目标行进。研究现状：1、蛇形机器人的发展现状自从日本东京大学的Hirose教授1972年研制了第一台蛇形机器人样机[3，4，25，26]，至今蛇形机器人已成为仿生机器人研究对象中很活跃的一支。美国ChrikjianandBurdick首先从超冗余度机器人角度开始对蛇形机器人的机构和运动理论进行一些研究[16，17]。并提出变几何桁架结构作为

6、蛇的基本模块形式。日本Ibaraki大学的马书根研制了周围有轮子保护的ACM2R3，该机构结构简单，并可以实现直接单元驱动、侧面滚动、螺旋运动、S曲线等各种运动形式。NEC公司的Takanash开发研制一种由刚性体关节相连的蛇形机器人机构，它能够实现三维空间运动，应用在危险情况下探查和营救工作。但由于长的刚性体单元，它不能实际仿真蛇的运动。德国Karl。L。Paap研制了(GMD2snake1)[10]，该样机每节由两个橡胶关节组成，一个单元有四组驱动装置(8个电机)可以在垂直和水平方向上弯曲，其优点是运动在各个方向灵活，缺点是抬起时由于重力作用，关节

7、将产生失控的扭动作用。卡耐基梅隆大学(CMU)[11]研制学习的蛇形机器人，并给该机构特制了皮肤，美国NASA改进了该结构，研制了能实现多种运动的蛇形机器人Snakebots。法国的Bayraktaroglu，Z。Y。[7]、意大利的Poi，G。[8]、瑞士的Nilsson，M。[13]等学者相继开展了相关课题的研究。在国内，上海交通大学崔显世、颜国正[12]于1999年3月开发研制了我国第一台微小型仿蛇机器人样机。中科院沈阳自动化所机器人开放实验室最近也开始了蛇形机器人的研究，并基于可重构的思想提出一种新型结构。国防科技大学也研制了自己的样机，该样机

8、能在水中实现运动。蛇形机器人的研究在我国刚刚起步，但进展很快。2、语音识别发展现状：进入90年