[發明專利]機器人服裝觸覺傳感信息融合數據處理方法

無效

• 申請號: 200710093123.4
• 申請日: 2007-12-13
• 公開（公告）號: CN101199370A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 郭兵;秦嵐;鄧達強;王東升;許斌
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: A41H1/00
• 分類號: A41H1/00;G06F17/30;G06F17/40;G06F3/05
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及一種機器人服裝觸覺傳感信息融合數據處理方法，屬于機器人技術領域。本發明將機器人服裝觸覺傳感獲取的觸覺信號，通過信息融合算法，從而得到接觸物的位置和接觸壓力的二維、三維分布數據。

背景技術

機器人觸覺的原理就是通過觸覺傳感器與被識物體相接觸或相互作用，完成對物體表面特征和物理性能的感知。機器人觸覺傳感服裝是指分布于機器人全身的服裝型觸覺傳感器，可根據機器人的形狀進行剪裁及縫制加工，并可穿戴于機器人身上以感知環境信息。其主要特點是觸覺表面柔性大，傳感器形狀不受限制及感覺的多功能化。

機器人觸覺傳感服裝具有以下特點：(1)通過傳感器獲取位置、壓力等數據。傳感數據在空間上表現為二維平面信息。機器人服裝觸覺傳感是被動式觸覺，與機器視覺相似。可借助圖像處理方法求取壓力數據的時間、空間分布。(2)與機器視覺相比，觸覺信息更具多樣性。除空間數據、壓力分布數據外，機器人通過觸覺傳感器可以獲取接觸物的多種物理信息，如接觸物的表面粗糙度、溫度、硬度、材質等。因此它類似于人體皮膚的功能，可以實現機器人對環境更豐富的感知，以便于人機信息的交互。

機器人觸覺是20世紀60年代新興的觸覺研究方向，在迄今為止提出的智能機器人觸覺傳感方法中，有的利用PVDF膜壓電效應獲得力覺信息，有的利用超聲波或壓力引起電容變化，還有利用機械開關、光波導傳感等多種方案，但這些方案中，考慮問題的重點都是將觸覺傳感技術應用于機器人手部、指部，有個別方案是將觸覺傳感用于機器人手臂關節處。目前分布于機器人全身服裝型觸覺傳感技術的研究在國內外仍然處于起步階段，可供研究的參考資料甚少。智能機器人觸覺傳感服裝，不僅具有高靈敏度和大面積等特點，還可以檢測接觸物與機器人身體相接觸面的外形輪廓和壓力分布，其成果可望用于仿人機器人的全身觸覺傳感系統，在機器人傳感技術方面取得新的突破。

智能機器人觸覺傳感服裝的難點是對各傳感器獲得的數據進行處理。這是因為機器人服裝涉及的傳感器多達幾百上千個，各傳感器的特性參數互不相同，接受作用的狀態和效果不同，不但需要對獲得的數據進行補償，更重要的是還涉及到多傳感器信息融合問題。多傳感器信息融合是一個新興的研究領域，是針對一個系統使用多傳感器這一特定問題而展開的一種關于數據處理的研究。多傳感器信息融合技術是近幾年來發展起來的一門實踐性較強的應用技術，是多學科交叉的新技術，涉及到信號處理、概率統計、信息論、模式識別、人工智能、模糊數學等理論。

與單傳感器系統相比，運用多傳感器信息融合技術在解決探測、跟蹤和目標識別等問題方面，能夠增強系統生存能力，提高整個系統的可靠性和魯棒性，增強數據的可信度，并提高精度，擴展整個系統的時間、空間覆蓋率，增加系統的實時性和信息利用率等。

利用多個傳感器所獲取的關于對象和環境全面、完整的信息，主要體現在融合算法上。因此，多傳感器系統的核心問題是選擇合適的融合算法。對于多傳感器系統而言，信息具有多樣性和復雜性，因此，對信息融合方法的基本要求是具有魯棒性和并行處理能力。此外，還有計算方法的運算速度和精度問題；與前續預處理系統和后續信息識別系統的接口性能；與不同技術和方法的協調能力；對信息樣本的要求等。一般情況下，基于非線性的數學方法，如果它具有容錯性、自適應性、聯想記憶和并行處理能力，都可以用來作為融合方法。

多傳感器信息融合雖然未形成完整的理論體系和有效的融合算法，但在一些應用領域根據各自的具體應用背景，已經提出了具有針對性的融合方法。而對于機器人觸覺傳感服裝來說，其信息融合的研究非常之少，這也是阻礙其發展的一大因素。目前機器人服裝只局限于處理開關信號的處理無檢測壓力大小，在機器人壓力傳感方面信息處理比較多的有基于BP網絡的壓力傳感器信息融合、人工神經網絡、貝葉斯估計和Dempster-Shafer證據理論等等，但是都是局限在于機器人手部、指部，也有個別方案是將觸覺傳感用于機器人手臂關節處，機器人傳感服裝方面還沒有運用。

發明內容

針對現有機器人觸覺傳感服裝傳感數據處理方法存在的上述不足，本發明的目的是提供一種機器人觸覺傳感服裝的信息融合數據處理方法，本方法可以解決機器人服裝大面積傳感單元的信息獲取與處理問題，即將分布在全身觸覺傳感的數據作智能綜合，產生比單一傳感器獲得更精確、更完全、更可靠的估計和判斷。

本發明的目的是這樣實現的：機器人服裝觸覺傳感信息融合數據處理方法，其特征在于：它包括如下步驟：