基于视觉信息的仿生机器鼠运动规划策略研究

发布时间：2022-11-05 11:26

　　本文主要的研究内容是仿生机器鼠的运动规划问题,其目的是赋予仿生机器鼠与生物鼠灵活交互的能力,从而为生物学家和药学研究人员服务,最终加速心理疾病治疗药物的研发。仿生机器鼠的运动规划问题包括仿生机器鼠的跟踪、避障等问题,本文依据仿生机器鼠的双目视觉系统及其多自由度的硬件系统配置,根据仿生机器鼠的机械模型,建立仿生机器鼠扭腰、抬身、攀爬等动作的动力学模型,提出一种基于仿生学原理的仿生机器鼠的跟踪与避障策略,包括基于生物鼠的“记忆”机制实现仿生机器鼠的跟踪、基于生物鼠的“学习”机制实现仿生机器鼠的避障,使得仿生机器鼠能够找到一条最优的避障路径、基于生物鼠的“判断”、“推理”机制实现仿生机器鼠的运动规划等,从而使得仿生机器鼠在与生物鼠的社交互动行为实验中做出准确、有效的动作。本文利用仿生机器鼠进行跟踪、避障等运动规划实验,实验结果表明:相比与基于目标物体颜色特征的粒子滤波目标跟踪策略,本文提出的仿生机器鼠的跟踪策略的性能表现更好;相比于基于阻抗控制的避障策略,本文提出的仿生机器鼠的避障策略的性能表现更佳;相比于基于启发式A*算法的运动规划策略,本文提出的仿生机器鼠的运动规划策略的性能表现更优。 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外仿生机器人的研究概况
    1.3 本论文的主要研究内容
第2章 仿生机器鼠的系统结构
    2.1 引言
    2.2 仿生机器鼠的硬件结构
    2.3 仿生机器鼠的控制系统
    2.4 仿生机器鼠的视觉系统
        2.4.1 仿生机器鼠视觉系统方案的选择
        2.4.2 仿生机器鼠双目视觉系统的测距原理
        2.4.3 仿生机器鼠双目视觉系统的标定
    2.5 仿生机器鼠的数学模型
        2.5.1 仿生机器鼠的位置模型
        2.5.2 仿生机器鼠的运动学模型
    2.6 本章小结
第3章 仿生机器鼠的跟踪策略
    3.1 引言
    3.2 移动机器人常见的目标跟踪策略
    3.3 基于颜色特征的粒子滤波目标跟踪策略
        3.3.1 颜色特征与颜色直方图
        3.3.2 粒子滤波算法
    3.4 仿生机器鼠的跟踪策略
    3.5 实验结果与分析
    3.6 本章小结
第4章 仿生机器鼠的避障策略
    4.1 引言
    4.2 移动机器人常见的避障策略
        4.2.1 阻抗控制策略
        4.2.2 Q-学习算法
    4.3 仿生机器鼠的避障策略
    4.4 实验结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 仿生机器鼠的运动规划策略
    5.1 引言
    5.2 移动机器人常见的运动规划策略
    5.3 仿生机器鼠的运动规划策略
    5.4 实验结果与分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于深度相机的SLAM算法评测[J]. 满春涛,曹淼,李巍.  电机与控制学报. 2017(12)
[2]蚁群算法在自适应索穹顶结构内力控制中的应用[J]. 陆金钰,鲁梦.  东南大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]基于可搜索24邻域的A*算法路径规划[J]. 崔宝侠,王淼弛,段勇.  沈阳工业大学学报. 2018(02)
[4]一种摄动粒子滤波故障检测方法[J]. 张琪,张志利,李天梅,郑建飞.  电机与控制学报. 2017(11)
[5]机器人双目图像实时立体匹配算法[J]. 张智,郭文县,苏丽,董然.  北京理工大学学报. 2017(09)
[6]运动推断结构技术中的特征跟踪方法综述[J]. 曹明伟,李书杰,贾伟,刘晓平.  计算机学报. 2018(11)
[7]基于支持向量机的无线电干扰预测算法[J]. 邓军,肖遥,郝艳捧,李立浧,赵宇明,张建功.  电机与控制学报. 2017(08)
[8]基于自适应方法的欠驱动AUV地形跟踪控制[J]. 白继嵩,庞永杰,万磊,张英浩,张强.  电机与控制学报. 2017(06)
[9]一种仿生机器鼠的跟踪与避障策略[J]. 满春涛,曹淼,曹永成,宋永博.  电机与控制学报. 2017(06)
[10]基于改进RRT算法的RoboCup机器人动态路径规划[J]. 刘成菊,韩俊强,安康.  机器人. 2017(01)



本文编号：3702517