[發明專利]一種機器人仿生嗅覺系統

有效

• 申請號: 200810052342.2
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN101241019A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 張明路;張小俊;孫建廣;劉更謙;呂曉玲;劉璇
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

技術領域

本發明涉及一種機器人技術，具體為一種機器人仿生嗅覺系統，國際專利分類號擬為Int.Cl.G01D?21/02(2006.01)。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發展，機器人的智能化程度越來越高，要求機器人應具有多種感官能力，以滿足各種場合下的應用。近年來，機器人嗅覺已經成為了一個研究熱點。嗅覺功能是完善機器人智能化不可或缺的重要組成部分。具有嗅覺功能的機器人能夠從事與氣味相關的各個領域的工作。例如，在國家安全方面，可以用來探測地雷，搜尋爆炸物，搜救遇難者等工作；在社會治安方面，可以代替保安巡邏，完成檢測有毒氣體、火災報警等工作；在工業生產中，可以檢測和修補各類危險化學物質存儲容器或輸送管道的泄漏，還可以進行探礦等工作。另外，機器人的模塊化設計也是機器人技術的一個發展方向：按照機器人所具有的不同功能劃分模塊，設計出各功能模塊的標準組件，每個標準組件可獨立完成特定功能，并且具有方便的與其它模塊相連接的軟件或硬件接口。實際應用中可針對不同的應用目的，選擇相應的功能模塊，組合成所需的機器人。模塊化設計方法可縮短機器人開發周期，減少重復性研發工作，靈活擴展機器人的功能，有利于研究人員專注于利用機器人解決實際問題。

機器人嗅覺系統要解決的實質問題是，通過搜尋目標氣味氣體，最終定位到目標氣味源，從而完成特定任務(特別是讓機器人代替人從事與有毒有害氣體有關的工作)。機器人嗅覺系統中最重要也是最根本的環節就是首先要讓機器人具有嗅覺功能。機器人的嗅覺是通過氣體傳感器實現的。氣味氣體與氣體傳感器接觸后，會使氣體傳感器發生響應，輸出一定的電壓電流信號，通過傳感器的輸出信號即可獲取氣味氣體的種類和濃度信息，實現機器人的嗅覺功能。目前對于機器人嗅覺問題的研究工作中，研究者大都采用直接在機器人上安裝單個或多個氣體傳感器，再配置相應處理電路來實現嗅覺功能，例如，Hiroshi?Ishida等，基于氣體傳感器瞬時響應的氣體/氣味煙羽跟蹤機器人的控制，IEEE?Sensors?Journal?5卷3期，2005年，537-545(Hiroshi?Ishida，Gouki?Nakayama，Takamichi?Nakamoto，et?al.Controlling?a?Gas/Odor?Plume-Tracking?Robot?Based?on?TransientResponses?of?Gas?Sensors[J].IEEE?Sensors?Journal，2005，5(3)：537-545.)、Pawel?Pyk等，一種人工蛾：使用基于飛蛾搜尋策略的神經元模型的機器人實現化學物質源定位，Auton?Robot第20期，2006年，：197-213(Pawel?Pyk，Sergi?Berm′udez?i?Badia，UlyssesBernardet，et?al.An?artificial?moth：Chemical?source?localizationusing?a?robot?based?neuronal?model?of?moth?optomotor?anemotacticsearch[J].Auton?Robot.2006，(20)：197-213.)就報道了這樣的技術；也有研究者自行研制簡易的嗅覺裝置，例如，Ishida?H等，基于氣體傳感器和風向傳感器的用于氣味源定位的自治移動傳感系統研究，Sensors?andActuators?A?45卷2期，1994年，153-157(Ishida?H，Suetsugu?K，Nakamoto?T，et?al.Study?of?autonomous?mobile?sensing?system?forlocalization?of?odor?source?using?gas?sensors?and?anemometricsensors[J].Sensors?and?Actuators?A，1994，45(2)：153-157.)、Lilienthal?A等，一種用于移動檢查機器人的立體電子鼻，1stInternational?Workshop?on?Robotic?Sensing會議論文集，2003，1-6(Lilienthal?A，Duckett?T.A?stereo?electronic?nose?for?a?mobileinspection?robot[C].ROSE’03.1st?International?Workshop?onRobotic?Sensing.USA：IEEE，2003：1-6.)就公開了這樣的技術。這些現有技術中，氣體傳感器的性能易受安裝位置的影響，而氣體傳感器的安裝位置恰恰與所采用機器人的特定結構相關，不宜變化，并且現有的嗅覺系統功能單一，穩定性差，通用性也不好，不能滿足實際應用的需要。