基于触须传感器阵列的物体识别应用研究

《基于触须传感器阵列的物体识别应用研究》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、中图分类号：TP212.9论文编：102870516-S020学科分类号：080201硕士学位论文基于触须传感器阵列的物体识别应用研究研究生姓名郑汉卿学科、专业机械制造及其自动化研究方向智能控制指导教师谷安讲师南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchontheapplicationofthe

2、ObjectRecognitionbasedonWhiskerSensorArrayAThesisinMechanicalManufacture&AutomationbyAdvisedbySubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016摘要啮齿类动物利用触须可以识别物体和躲避障碍，依据仿生学的原理，本文设计了一种电磁式触须传感器阵列，通过仿真和实验证明了该触须传感器阵列对物体表面特征具有识别

3、能力。本文主要展开了如下的工作：1.建立了触须传感器扫描物体的力学模型，推导出了接触距离的计算公式，在此基础上设计了基于霍尔元件的电磁式触须传感器。根据触须传感器输出信号的特点，对信号调理电路进行了优化，完成了PCB电路板的制作，以及信号处理系统的测试。2.运用ANSYS/LS-DYNA建立了触须和物体的有限元模型，对不同距离的物体进行了扫描。利用MATLAB编写了数据处理程序，对实验数据进行了分析处理，得出了所测物体的轮廓坐标数据，证明了实验方案的有效性和可行性。3.设计了基于PC机的触须传感器系统，实现了触须传感器

4、的运动控制，包括步进电机和两轴工作台的控制。利用LABVIEW编写了数据采集程序，完成了扫描实验数据的实时采集，实现了数据的实时处理和显示。4.完成了不同距离物体的测量实验以及不同半径圆柱轮廓的拟合实验，证明了使用电磁式触须传感器可以很好的对物体进行测量。运用触须阵列对不同形状物体的轮廓表面进行了检测，完成了轮廓表面多组数据的采集，提高了采集速度，实验证明触须阵列系统具有良好的可靠性和测量拟合精度。关键词：触须传感器，霍尔元件，有限元仿真，距离测量，轮廓检测IAbstractRodentscandetectobject

5、sandavoidobstaclesbytheirwhiskers.Accordingtotheprincipleofbionics,aelectromagneticwhiskersensorwasdesignedinthispaper.Theabilityofwhiskersensortorecognizesurfacefeatureswasprovedbysimulationsandexperiments.Relatedworkwasconductedasfollows:1.Themechanicsmodelofw

6、hiskersensorwasestablished,andthecalculationformulaofcontactdistancewasdeduced.AelectromagneticwhiskersensorwhichwasbasedonHallelementwasdesigned.Accordingtothecharacteristicsoftheoutputsignalofwhiskersensor,thesignalconditioningcircuitwasoptimized.Thecircuitboa

7、rdwasmade.Thetestofthesignalprocessingsystemwascarriedout.2.ThefiniteelementmodelofwhiskerandobjectwasestablishedwithLS-DYNA,objectswerescannedbywhiskeratdifferentdistances.ThesimulationdatawascalculatedandanalyzedwiththeMATLABsoftware,thecontourcoordinatedatawa

8、sobtained.Thefeasibilityandvalidityofthemethodwereproved.3.ThewhiskersensorexperimentsystembasedonPCwasestablished.Movementcontrollingofwhiskersensorwasrealized,inclu