基于生成对抗网络与逆向强化学习的机器人汉字笔画书写方法研究

发布时间：2021-02-26 22:36

　　智能机器人作为人工智能与自动化控制相结合的一个重要研究领域,正取得突飞猛进的进步。机器人汉字书法是智能机器人技术的一个重要应用,是一项对艺术创造性、控制复杂性和操作协调性要求都很高的工作,不仅能弘扬中华传统文化,还可以为机器人自主实现其他具有创造性的复杂动作和能力起到重要作用。本论文为提高机器人汉字书写水平,增加书写多样性,减少书写过程对人类工程师的依赖性,使用生成对抗网络和强化学习技术,使机器人能够分别根据字库样本和人类用户审美偏好实现汉字笔画的多样性书写。论文首先构建了一个基于生成对抗网络的机器人汉字笔画书写框架,使用一种基于强化学习思想的策略梯度方法训练书写模块,通过自我对抗训练的方式,机器人一方面学习书写笔画,另一方面学习评价笔画,从笔画样本数据库中学习笔画风格,实现机器人根据笔画样本结果完成笔画书写动作书写的自主学习任务。在此基础之上,以一种简便的人机交互方式,使用基于逆向强化学习的方法构建基于人类审美偏好的机器人汉字笔画书写方法,使机器人的最终书写风格不受字库样本的限制,通过学习人类的审美偏好获得复杂汉字笔画的高水平书写的能力,实现人类用户对机器人书写结果的控制。实验表明,... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．?１智能机器人的硬件系统??１．１机器人的书写能力研究意义??

—逆向强化学习方法和策略梯度法；最后进行本章小结。??２．１机器人书写系统??本节介绍本文工作所使用的书写机器人系统。如图２．１所示，本文的书写硬??件主要是一个手臂机器人和一块书写板。这款手臂机器人是一个拥有５个自由度??的机械臂，其末端可以夹笔进行书写。书写板放置在机械臂活动范围内，其平面??固定并与地面垂直，这样，书写板构成的书写平面能保证机械臂在３Ｄ平面上进??行书写。??图２．１机器人系统??１３??

图２．２机械臂组成结构??本文使用的机械臂，是一台由华南理工大学与厦门大学福建省仿脑智能系统??重点实验室联合研制的模块化机械臂。如图２．２所示，一共有５个关节模块，末??端有一个夹持器，夹持器与第５个关节之间有一个可扩展摄像头。本文实验使用??１、２、３、５这四个关节完成书写任务。??每个关节模块由一个额定工作电压为２４Ｖ的电机控制，模块间通讯采用ＣＡＮ??总线进行。各个关节的极限角度见表２．１。??表２．?１机械臂关节极限??关节编号?关节１?关节２?关节３?关节４?关节５??正极限?２７０?２００?２００?２７０?１１０??负极限?－２７０?－２０?－２０?－２７０?－１１０??１４??


本文编号：3053276