基于视觉信息的仿生机器鼠运动规划策略研究

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1、工学硕士学位论文基于视觉信息的仿生机器鼠运动规划策略研究曹淼哈尔滨理工大学2018年6月国内图书分类号：TP242.6工学硕士学位论文基于视觉信息的仿生机器鼠运动规划策略研究硕士研究生：曹淼导师：满春涛教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP242.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchontheMotionPlanningStrategyofaVision-basedBionicRobot-ra

2、tCandidate：MiaoCaoSupervisor：Prof.ChuntaoManAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringControltheoryandSpecialty：ControlEngineeringDateofOralExamination：June,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于视觉信息的仿生机器鼠运动规划策略研究摘要本文主要的研究内容是仿生机器鼠的运动规划问题，其目的是赋予仿生机器鼠与生物鼠灵活交互的能力，

3、从而为生物学家和药学研究人员服务，最终加速心理疾病治疗药物的研发。仿生机器鼠的运动规划问题包括仿生机器鼠的跟踪、避障等问题，本文依据仿生机器鼠的双目视觉系统及其多自由度的硬件系统配置，根据仿生机器鼠的机械模型，建立仿生机器鼠扭腰、抬身、攀爬等动作的动力学模型，提出一种基于仿生学原理的仿生机器鼠的跟踪与避障策略，包括基于生物鼠的“记忆”机制实现仿生机器鼠的跟踪、基于生物鼠的“学习”机制实现仿生机器鼠的避障，使得仿生机器鼠能够找到一条最优的避障路径、基于生物鼠的“判断”、“推理”机制实现仿生机器鼠的运动规划等，从而使得仿生机器鼠在与生物鼠的社交互动行为实验中做出准确、有效的动作。本文利用

4、仿生机器鼠进行跟踪、避障等运动规划实验，实验结果表明：相比与基于目标物体颜色特征的粒子滤波目标跟踪策略，本文提出的仿生机器鼠的跟踪策略的性能表现更好；相比于基于阻抗控制的避障策略，本文提出的仿生机器鼠的避障策略的性能表现更佳；相比于基于启发式A*算法的运动规划策略，本文提出的仿生机器鼠的运动规划策略的性能表现更优。关键词仿生学；仿生机器人；仿生机器鼠；双目视觉系统；运动规划I哈尔滨理工大学工学硕士学位论文ResearchontheMotionPlanningStrategyofaVision-basedBionicRobot-ratAbstractThemainresearchcon

5、tentsofthisthesisisthemotionplanningstrategyofthebionicrobot-rat,ourgoalistomakethebionicrobot-ratinteractsflexiblywiththebiologicalmouse,sothatitcanbeusedbybiologistsandmedicalexpertsintheirresearch,andfinallyspeedsupthedevelopmentofpsychiatricdrugs.Themotionplanningproblemofthebionicrobotincl

6、udesthetrackingandobstacleavoidanceproblemofthebionicrobot-rat.Accordingtothebinocularvisionsystemandmultipledegreesoffreedomofthehardwaresystemstructure,andbecauseoftheconfigurationofmulti-DOFsofthebionicrobot-rat,weestablishthedynamicmodelofthebionicrobot-ratfortwisting,climbingaction.Then,we

7、proposethetrackingandobstacleavoidancestrategiesforthebionicrobot-ratbasedontheprincipleofbionics,includingthetrackingstrategywhichisbasedonthememorymechanismofthebiologicalrat,andtheobstacleavoidancestrategywhichisbasedonthelearn