仿生觸須環(huán)境感知技術(shù)研究.pdf

1、仿生觸須傳感器作為仿生理論基礎(chǔ)之上發(fā)展的一種新興的傳感器，具有很多獨特之處：通過仿生觸須被動或主動的觸摸，可詳細感知對象物體的材質(zhì)和形狀；可準確地探測、識別和區(qū)分已知或未知環(huán)境的地形地表；可使高精度控制的移動機器人具備在能見度低且復雜的環(huán)境中進行安全導航的能力，并能確保自身結(jié)構(gòu)和功能的完整性。目前，觸須機器人的研制主要集中在國外一些大學和研究所，國內(nèi)對此還處于探索階段。
　　 嚙齒類動物的觸須對于觸覺感知來說具有十分強大的功能，

2、其觸須“栽種”在毛囊中，通過毛囊感受觸須的變化計算觸須的偏轉(zhuǎn)。根據(jù)這個原理，設計了磁電式和電容式仿生觸須傳感器。針對磁電式觸須傳感器建立了單根觸須的觸覺感知模型，并在此基礎(chǔ)上進行仿真實驗，分析觸須軸的不同材質(zhì)和長度對觸須傳感器感知結(jié)果的影響。同時提出了可通過觸須的偏轉(zhuǎn)幅度來估計目標物距離和角度位置的被動和主動感知方法。實驗結(jié)果表明，利用該種觸須傳感器能夠快速、準確地感知外界環(huán)境信息。
　　 論文建立了基于仿生觸須的環(huán)境感知平臺，

3、設計了系統(tǒng)控制軟件的數(shù)據(jù)幀格式，實現(xiàn)了上位機與環(huán)境感知平臺的通信?；谠摥h(huán)境感知平臺，利用Borland C++ Builder 6.0軟件開發(fā)了觸須感知系統(tǒng)的測控軟件，完成對環(huán)境感知平臺的控制和傳感器信號的采集。
　　 通過一系列實驗分析了觸須傳感器的特性，實驗表明，磁電式和電容式傳感器具有良好的靜態(tài)與動態(tài)性能，且輸出能充分反映被掃描物體的形狀、尺寸和表面特征，可用于物體形態(tài)與表面紋理的有效識別及機器人自主避障。