一种仿生发育算法在两轮机器人中的研究

发布时间：2017-03-22 00:14

  本文关键词：一种仿生发育算法在两轮机器人中的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对两轮机器人的自平衡控制与路径规划的问题进行研究,借鉴发展心理学中内在动机的概念作为智能体发育模型中的内部奖励,提出一种基于内在动机的仿生发育算法。该算法利用不同的学习框架,受发展心理学所启发,将内在动机作为内部奖励,最终提高机器人在未知环境下的学习效率,驱动机器人的学习过程。论文取得的主要研究成果如下:1)基于内在动机的强化学习算法论文在有关发展心理学、机器人学和生物神经科学的研究基础上,提出了一种基于内在动机的强化学习算法。将该算法应用在两轮自平衡机器人上,使其渐进的学会了行为与奖赏信号或惩罚信号之间的对应关系,从而使机器人完成了自平衡控制。2)基于内在动机的学习自动机算法针对机器人在未知环境中学习自适应能力差问题,结合心理学内在动机思想,提出了一种基于内在动机的学习自动机算法。该算法使机器人通过与环境进行“感知-动作-感知”的交互过程,并由内在动机机制作用,使机器人学会了动作与奖励信号之间的对应关系,从而完成了路径规划任务。3)基于小脑-基底核-大脑皮层回路的机器人认知发育算法针对机器人连续行为学习问题,模拟人或动物神经系统结构及其神经信息演化规律,根据生理学中感觉运动系统的相关知识,引入心理学中的内在动机机制驱动学习,提出一种基于小脑-基底核-大脑皮层回路的机器人认知发育算法。该算法能够成功的使机器人学会平衡控制技能,具有一定的鲁棒性,表现出了良好的自组织、自适应和自学习能力。
【关键词】：内在动机 强化学习 学习自动机 感觉运动系统 两轮机器人
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题研究背景与现实意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国外研究现状11
• 1.3 内在动机机制及感觉运动系统研究与发展11-16
• 1.3.1 内在动机机制11-13
• 1.3.2 感觉运动系统13-16
• 1.4 两轮自平衡机器人研究状况16-18
• 1.4.1 两轮自平衡机器人概述16
• 1.4.2 两轮自平衡机器人发展状况16-18
• 1.5 论文内容安排和主要内容18-20
• 第2章 两轮自平衡机器人系统与数学模型的建立20-33
• 2.1 两轮自平衡机器人系统介绍20-21
• 2.2 两轮自平衡机器人数学模型21-29
• 2.3 两轮机器人运动模式仿真实验29-31
• 2.3.1 两轮机器人自由运动平衡控制实验30
• 2.3.2 两轮机器人定点运动平衡控制实验30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 基于内在动机的强化学习算法设计33-47
• 3.1 强化学习33-34
• 3.2 基于内在动机的强化学习算法34-37
• 3.2.1 算法设计34-36
• 3.2.2 算法流程36-37
• 3.3 实验结果与仿真37-40
• 3.4 改进的算法40-43
• 3.5 改进的算法仿真与实验结果分析43-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第4章 基于内在动机的学习自动机算法设计47-55
• 4.1 学习自动机47-48
• 4.2 基于内在动机的学习自动机算法48-52
• 4.2.1 算法设计48-50
• 4.2.2 算法流程50-51
• 4.2.3 环境模型与强化信号51-52
• 4.3 实验结果与仿真52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 基于小脑-基底核-大脑皮层回路的机器人认知发育算法设计55-65
• 5.1 感觉运动系统55-56
• 5.2 基于小脑-基底核-大脑皮层回路的机器人认知发育算法56-60
• 5.2.1 模型设计56-57
• 5.2.2 算法设计57-59
• 5.2.3 算法流程59-60
• 5.3 实验仿真与分析60-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 导师简介72-73
• 作者简介73-74
• 学位论文数据集74

  本文关键词：一种仿生发育算法在两轮机器人中的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：260567