第三章 智能机器人的感知系统PPT课件.ppt

第3章 智能机器人的感知系统
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智能机器人的感知系统相当于人的五官和神经系统，是机器人获取外部环境信息及进行内部反馈控制的工具。
感知系统将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据、信息甚至知识，它与机器人控制系统和决策系统组成机器人的核心。
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机器人感知系统本质是一个传感器系统。机器人感知系统的构建包括：系统需求分析、环境建模、传感器的选择等。
感知行为按照复杂度分为以下几个等级：
反射式感知：
信息融合感知
可学习感知
自主认知。
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感知系统的组成
人类具有5种感觉，即视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉。机器人有类似人一样的感觉系统，Asimo机器人的传感器分布。机器人则是通过传感器得到这些信息的，这些信息通过传感器采集，通过不同的处理方式，可以分成视觉、力觉、触觉、接近觉等几个大类。
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视觉:获取信息最直观的方式，人类75%以上的信息都来 自于视觉。视觉一般包括三个过程：图像获取、图像处理和图像理解。
触觉 触觉传感系统不可能实现人体全部的触觉功能。机器人触觉的研究集中在扩展机器人能力所必需的触觉功能上。一般地，把检测感知和外部直接接触而产生的接触、压力、滑觉的传感器，称为机器人触觉传感器。
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听觉---机器人拥有听觉，使得机器人能够与人进行自然的人机对话，使得机器人能够听从人的指挥。达到这一目标的决定性技术是语音技术，它包括语音识别和合成技术两个方面。
嗅觉---机器人嗅觉系统通常由交叉敏感的化学传感器阵列和适当的模式识别算法组成，可用于检测、分析和鉴别各种气味。
味觉传感器---海洋资源勘探机器人、食品分析机器人、烹调机器人等需要用味觉传感器进行液体成分的分析
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感知系统的分布
1．内传感器与外传感器
1) 内部传感器
内部传感器通常用来确定机器人在其自身坐标系内的姿态位置，是完成移动机器人运动所必需的那些传感器。
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2) 外传感器
外传感器用于机器人本身相对其周围环境的定位，负责检测距离、接近程度和接触程度之类的变量，便于机器人的引导及物体的识别和处理。按照机器人作业的内容，外传感器通常安装在机器人的头部、肩部、腕部、臀部、腿部、足部等。
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2. 多传感器信息融合
多传感器信息融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。
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为获取较好的感知效果，移动机器人的多传感器有着不同的分布形式：
水平静态连接：传感器分布在同一水平面的装配方式。一般用于多个同一类型传感器互相配合使用的场合，传感器具有零自由度。
非水平静态连接：传感器不在同一水平面上分布。多种不同类型不同特点的传感器常常采用，传感器具有零自由度。
水平动态连接：传感器分布在同一个水平面，且至少具有一个自由度。一般用于多个同一类型传感器互相配合。
非水平动态连接：传感器不在同一水平面分布，且至少具有一个自由度。多种不同类型不同特点的传感器常常采用。
动态与静态混合连接：多个传感器既有静态连接又存在动态连接，动静结合的连接方式。
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