基于神经网络模型的手势协调系统的研究
发布时间：2021-04-25 17:46
人类一直致力于研究出能够代替其完成各种工作的机器设备,由此机器的智能化程度也是日新月异。而机械臂作为机器人的一个重要组成部分,已经成为机器人学领域一个重要的研究课题。现如今存在很多手臂运动控制模型,但都缺乏一定的认知功能。本文的目的就是依据神经生理学和神经解剖学等认知意义上的手臂移动与抓取,构建一种面向手势跟踪的时空协调神经网络类脑模型。具体工作如下:首先,针对之前研究的认知小脑模型存在的跟踪误差问题,本文在引入模糊集合概念的基础上,将小脑模型与模糊理论相结合,提出了一种用于机械臂运动控制的模糊小脑模型。该模型在小脑模型的输入层引入模糊集合的隶属度概念来更加准确地反映客观世界,它不仅能够像仿生小脑模型一样,对手臂进行轨迹控制,而且具有更高的完整度。接着,针对抓握运动过程中的视觉遮挡会导致更大的抓握孔径这个事实,本文分两种情况进行了讨论。一种是正常情况下的抓取运动;另一种是视觉遮挡下的抓握情况,在此基础上提出了视觉遮挡下的手势协调模型。通过MATLAB仿真证明,视觉遮挡并不会对新模型的手臂运动产生较大的影响,手指预成型部分也将通过增大抓握孔径来避免手与物体之间不必要的碰撞。最后,以前面两...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容
1.4 论文架构
第二章 小脑模型及手势协调模型
2.1 小脑模型简介
2.1.1 用于手臂运动控制的小脑模型
2.1.2 小脑的神经系统
2.1.3 小脑的学习规则
2.2 用于手指预成型的VITE模型
2.2.1 VITE模型的整体结构
2.2.2 抓取过程中的协调性问题
2.2.3 抓取过程中涉及到的脑区
2.3 控制手臂移动的DIRECT模型
2.3.1 DIRECT模型的内部空间表示
2.3.2 DIRECT模型各组件的工作流程
2.4 本章小结
第三章 基于模糊系统的手臂运动控制小脑模型
3.1 模糊小脑模型
3.1.1 模糊系统
3.1.2 模糊神经网络
3.1.3 模糊小脑模型
3.2 模糊化算法
3.2.1 映射算法
3.2.2 学习算法
3.3 仿真实验
3.3.1 手臂模型
3.3.2 手臂控制实验
3.4 本章小结
第四章 视觉遮挡下的手势协调神经网络模型
4.1 手臂移动时空协调神经网络模型
4.1.1 手臂移动时空协调模型的工作流程
4.1.2 模型处理阶段的划分
4.2 视觉遮挡下手势抓握模型的构建
4.2.1 最大孔径计算模型
4.2.2 抓握模型的构建
4.3 抓握孔径的计算
4.3.1 抓握孔径模型
4.3.2 孔径尺寸计算
4.4 实验仿真
4.4.1 仿真训练
4.4.2 仿真实验
4.5 本章小结
第五章 基于模糊小脑的手臂移动时空协调神经网络模型
5.1 手臂移动视觉通道新模型
5.1.1 新模型的构建
5.1.2 模型控制系统
5.2 模型学习阶段的动态逆
5.3 模型仿真
5.3.1 实验方案
5.3.2 仿真过程
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于认知理论的手势跟踪交互模型研究[J]. 张少白,张腾. 系统仿真学报. 2018(10)
[2]手臂延伸与抓取运动时间协调小脑控制模型设计[J]. 张少白,张政. 电子与信息学报. 2014(11)
[3]基于自然手势跟踪的直接操作型三维人机交互范式[J]. 冯志全,杨波,徐涛,唐好魁,吕娜. 计算机学报. 2014(06)
[4]手势识别研究综述[J]. 冯志全,蒋彦. 济南大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]用于机器人运动控制的通用小脑认知模块的构建[J]. 张少白,周宁宁. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]模糊神经网络控制的混合小波神经网络盲均衡算法[J]. 郭业才,王丽华. 电子学报. 2011(04)
[7]用模糊神经网络模型评估电能质量[J]. 周林,栗秋华,刘华勇,张凤,屈涌杰. 高电压技术. 2007(09)
[8]仿生机械臂的小脑控制模型和仿真[J]. 阮晓钢,张少白,李欣源. 电子学报. 2007(05)
[9]基于模糊神经网络的电力负荷短期预测[J]. 于海燕,张凤玲. 电网技术. 2007(03)
[10]初级运动皮层躯体分布图功能磁共振成像研究[J]. 高歌军,冯晓源,李克,耿道影,汤伟军,徐文东,顾玉东. 中国医学影像技术. 2006(01)
硕士论文
[1]基于认知理论的手势跟踪交互模型研究和探讨[D]. 张腾.南京邮电大学 2017
[2]DF患者行为类型、情绪，社会支持及睡眠的调查[D]. 郝兆虎.天津医科大学 2010
本文编号：3159820
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容
1.4 论文架构
第二章 小脑模型及手势协调模型
2.1 小脑模型简介
2.1.1 用于手臂运动控制的小脑模型
2.1.2 小脑的神经系统
2.1.3 小脑的学习规则
2.2 用于手指预成型的VITE模型
2.2.1 VITE模型的整体结构
2.2.2 抓取过程中的协调性问题
2.2.3 抓取过程中涉及到的脑区
2.3 控制手臂移动的DIRECT模型
2.3.1 DIRECT模型的内部空间表示
2.3.2 DIRECT模型各组件的工作流程
2.4 本章小结
第三章 基于模糊系统的手臂运动控制小脑模型
3.1 模糊小脑模型
3.1.1 模糊系统
3.1.2 模糊神经网络
3.1.3 模糊小脑模型
3.2 模糊化算法
3.2.1 映射算法
3.2.2 学习算法
3.3 仿真实验
3.3.1 手臂模型
3.3.2 手臂控制实验
3.4 本章小结
第四章 视觉遮挡下的手势协调神经网络模型
4.1 手臂移动时空协调神经网络模型
4.1.1 手臂移动时空协调模型的工作流程
4.1.2 模型处理阶段的划分
4.2 视觉遮挡下手势抓握模型的构建
4.2.1 最大孔径计算模型
4.2.2 抓握模型的构建
4.3 抓握孔径的计算
4.3.1 抓握孔径模型
4.3.2 孔径尺寸计算
4.4 实验仿真
4.4.1 仿真训练
4.4.2 仿真实验
4.5 本章小结
第五章 基于模糊小脑的手臂移动时空协调神经网络模型
5.1 手臂移动视觉通道新模型
5.1.1 新模型的构建
5.1.2 模型控制系统
5.2 模型学习阶段的动态逆
5.3 模型仿真
5.3.1 实验方案
5.3.2 仿真过程
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于认知理论的手势跟踪交互模型研究[J]. 张少白,张腾. 系统仿真学报. 2018(10)
[2]手臂延伸与抓取运动时间协调小脑控制模型设计[J]. 张少白,张政. 电子与信息学报. 2014(11)
[3]基于自然手势跟踪的直接操作型三维人机交互范式[J]. 冯志全,杨波,徐涛,唐好魁,吕娜. 计算机学报. 2014(06)
[4]手势识别研究综述[J]. 冯志全,蒋彦. 济南大学学报(自然科学版). 2013(04)
[5]用于机器人运动控制的通用小脑认知模块的构建[J]. 张少白,周宁宁. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]模糊神经网络控制的混合小波神经网络盲均衡算法[J]. 郭业才,王丽华. 电子学报. 2011(04)
[7]用模糊神经网络模型评估电能质量[J]. 周林,栗秋华,刘华勇,张凤,屈涌杰. 高电压技术. 2007(09)
[8]仿生机械臂的小脑控制模型和仿真[J]. 阮晓钢,张少白,李欣源. 电子学报. 2007(05)
[9]基于模糊神经网络的电力负荷短期预测[J]. 于海燕,张凤玲. 电网技术. 2007(03)
[10]初级运动皮层躯体分布图功能磁共振成像研究[J]. 高歌军,冯晓源,李克,耿道影,汤伟军,徐文东,顾玉东. 中国医学影像技术. 2006(01)
硕士论文
[1]基于认知理论的手势跟踪交互模型研究和探讨[D]. 张腾.南京邮电大学 2017
[2]DF患者行为类型、情绪，社会支持及睡眠的调查[D]. 郝兆虎.天津医科大学 2010
本文编号：3159820
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