基于传感器阵列的嗅觉机器人及搜寻算法研究

基于传感器阵列的嗅觉机器人及搜寻算法研究

论文摘要

随着传感器技术的发展,机器人技术得到了长足的进步。现在智能机器人已经应用到了生活的各个领域。机器人正在成为并终将成为人类生活不可或缺的工具。作为机器人研究领域的一个重要分支,仿生机器人的研究早已引起人们的注意。现在已经出现了能听、能说、能看的机器人。但是相对他们来讲,基于嗅觉仿生原理的嗅觉机器人的研究则处于刚刚起步阶段。烟羽追踪是目前的嗅觉机器人研究的一个重要方面。而应用于烟羽追踪的大部分的搜寻策略都面对这样或那样的问题困扰,而不能达到理想的结果。本文通过分析对比各种搜寻策略的优缺点,提出了使用传感器阵列技术实现混合气体的定量识别以避免金属氧化物传感器的“交叉敏感”,以及集成风向传感器实现逆风搜寻以提高搜寻效率的方案。本文通过分析生物的嗅觉机理和生物搜寻气源方式入手,对人工嗅觉系统进行了分析,总结了嗅觉机器人的工作原理和结构,介绍了基于多传感器阵列的定量识别技术,实现了BP网络对传感器阵列的标定。同时设计了一个机器人系统,完成了数据采集程序,超声避障程序和风向信息获取程序的软硬件设计工作。并在该平台上进行了浓度梯度追踪法和逆风搜寻法的实验验证工作。通过一系列的实验,证实了本文设计的方案能够较好的达到预期目的。该机器人系统以较高的成功率实现了对清洁房间中的乙醇气味烟羽的跟踪和对气味源头的搜寻。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的研究背景及意义
  • 1.2 嗅觉机器人的工作原理
  • 1.2.1 生物的嗅觉机理
  • 1.2.2 生物搜寻气源的方式
  • 1.3 人工嗅觉系统的研究现状
  • 1.3.1 人工嗅觉系统的结构
  • 1.3.2 人工嗅觉系统的研究现状
  • 1.4 嗅觉机器人的研究现状
  • 1.5 本课题的主要研究内容
  • 第2章 嗅觉机器人的设计
  • 2.1 嗅觉机器人的总体结构
  • 2.2 嗅觉机器人的机械系统
  • 2.3 嗅觉机器人硬件电路的设计
  • 2.3.1 气体传感器阵列及其信号提取电路
  • 2.3.2 风向传感器的选用
  • 2.3.3 单片机及其外围电路
  • 2.3.4 通信电路
  • 2.3.5 超声测距电路
  • 2.3.6 模数转换电路
  • 2.3.7 电机驱动与控制电路
  • 2.3.8 车轮反馈电路
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 传感器阵列标定与BP网络移植
  • 3.1 传感器阵列的标定
  • 3.1.1 BP 网络的基本知识
  • 3.1.2 神经网络的设计
  • 3.1.3 实验数据的采集
  • 3.1.4 实验数据的处理
  • 3.2 BP 神经网络的移植
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 驱动程序编写及气源搜寻策略验证
  • 4.1 硬件驱动程序设计
  • 4.1.1 数据采样程序的设计
  • 4.1.2 电机驱动程序设计
  • 4.1.3 超声避障算法的软件实现
  • 4.2 搜寻算法的设计
  • 4.2.1 半随机移动法
  • 4.2.2 浓度梯度追踪法
  • 4.2.3 逆风搜寻法
  • 4.2.4 多传感器的方向控制法
  • 4.2.5 逆风搜寻法的软件实现
  • 4.3 实验验证
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].温室里的“嗅觉探杆”[J]. 农业工程技术 2019(31)
    • [2].游客在线评论中嗅觉文字线索的价值[J]. 旅游科学 2019(06)
    • [3].基于气味采集的嗅觉输入界面探索[J]. 计算机辅助设计与图形学学报 2020(07)
    • [4].老年人嗅觉变差预示着什么?[J]. 心血管病防治知识(科普版) 2019(25)
    • [5].嗅觉训练对慢性鼻窦炎患者嗅觉障碍的治疗效果[J]. 中国实用医药 2017(17)
    • [6].影响犬嗅觉能力的相关因素[J]. 黑龙江畜牧兽医 2016(16)
    • [7].工作犬嗅觉研究方法及应用探析[J]. 中国工作犬业 2015(01)
    • [8].中国嗅觉实验室建设现状调查及规范制订建议[J]. 中国环境监测 2015(05)
    • [9].嗅觉[J]. 民族文学 2020(10)
    • [10].干细胞,恢复嗅觉看你的[J]. 青少年科技博览 2019(10)
    • [11].嗅觉之谜[J]. 发明与创新(综合科技) 2010(07)
    • [12].是谁,启动了我的嗅觉[J]. 参花(中) 2018(11)
    • [13].人味[J]. 杂文月刊(原创版) 2014(02)
    • [14].嗅觉突然失灵背后隐藏的疾病[J]. 老同志之友 2014(07)
    • [15].嗅觉的奥妙[J]. 初中生学习(低) 2012(Z1)
    • [16].被忽略的嗅觉“暗战”[J]. 初中生学习(高) 2013(05)
    • [17].谁的嗅觉更灵[J]. 小学阅读指南(一二年级版) 2013(05)
    • [18].狗的嗅觉到底有多厉害![J]. 少儿科学周刊(儿童版) 2013(09)
    • [19].嗅觉机[J]. 学苑创造A版 2009(Z2)
    • [20].6期《假如你有狗的嗅觉,会怎样》解析[J]. 小读者 2009(09)
    • [21].一见钟情与嗅觉[J]. 自然与科技 2009(05)
    • [22].关爱已经退化的嗅觉[J]. 科学养生 2010(06)
    • [23].别小看嗅觉[J]. 少年月刊 2010(20)
    • [24].奇妙的人体(四) 嗅觉[J]. 启蒙(3-7岁) 2011(04)
    • [25].嗅觉灵敏的老人更长寿[J]. 科普天地(资讯版) 2011(04)
    • [26].嗅觉在暗中影响你[J]. 大科技(百科新说) 2011(12)
    • [27].人的嗅觉是如何产生的[J]. 解放军健康 2008(04)
    • [28].嗅觉受体在非嗅觉组织和细胞中的作用及其机制[J]. 生物化学与生物物理进展 2020(02)
    • [29].嗅觉上皮再生的研究进展[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志 2020(04)
    • [30].解读日本嗅觉疾病的诊疗意见及我国的诊疗现状[J]. 中国中西医结合耳鼻咽喉科杂志 2020(03)

    标签:;  ;  ;  ;  

    基于传感器阵列的嗅觉机器人及搜寻算法研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢