[發(fā)明專利]一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010070559.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111260057B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳爽;危清清;陳磊;張沛;王儲(chǔ);劉賓;姜水清;李德倫;劉鑫;白美
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): G06N3/08
• 分類號(hào): G06N3/08;G06N20/10;G06F18/2411;G01B21/22;G01N33/24;G01P3/00;G01R19/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

1.一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、建立觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型；

S2、在不同地形、不同步態(tài)條件下，采集足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流、腿與地面的接觸力數(shù)據(jù)作為樣本；

S3、利用S2中采集的樣本，對(duì)觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

S4、將S3中訓(xùn)練后的觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型作為足式機(jī)器人的地形感知系統(tǒng)，用于地形感知。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法，其特征在于，S3中對(duì)觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)輸出與期望輸出的誤差，和，網(wǎng)絡(luò)輸出與期望輸出對(duì)輸入的導(dǎo)數(shù)誤差，修正觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法，其特征在于，S3中首先采用離散小波變換對(duì)足式機(jī)器人的單腿關(guān)節(jié)信息的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，然后利用支持向量機(jī)分類器對(duì)提取的足式機(jī)器人的單腿關(guān)節(jié)信息進(jìn)行分類，獲得訓(xùn)練后的土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法，其特征在于，將足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流作為觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入樣本，將腿與地面的接觸力作為觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出樣本。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知方法，其特征在于，將足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流和土壤樣本作為土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型的樣本。

6.一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知系統(tǒng)，其特征在于，包括樣本采集模塊、線下學(xué)習(xí)模塊、線上應(yīng)用模塊；

所述樣本采集模塊用于在不同地形、不同步態(tài)條件下，采集足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流、腿與地面的接觸力數(shù)據(jù)作為樣本；

所述線下學(xué)習(xí)模塊用于建立觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型，然后利用所述樣本采集模塊采集的樣本，對(duì)觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

所述線上應(yīng)用模塊利用所述線下學(xué)習(xí)模塊中訓(xùn)練后的觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型，完成地形感知。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知系統(tǒng)，其特征在于，所述線下學(xué)習(xí)模塊對(duì)觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)輸出與期望輸出的誤差，和，網(wǎng)絡(luò)輸出與期望輸出對(duì)輸入的導(dǎo)數(shù)誤差，修正觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知系統(tǒng)，其特征在于，所述線下學(xué)習(xí)模塊首先采用離散小波變換對(duì)足式機(jī)器人的單腿關(guān)節(jié)信息的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，然后利用支持向量機(jī)分類器對(duì)提取的足式機(jī)器人的單腿關(guān)節(jié)信息進(jìn)行分類，獲得訓(xùn)練后的土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知系統(tǒng)，其特征在于，將足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流作為觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入樣本，將腿與地面的接觸力作為觸地檢測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出樣本。

10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種基于虛擬傳感器的足式機(jī)器人地形感知系統(tǒng)，其特征在于，將足式機(jī)器人的腿關(guān)節(jié)的角度、腿關(guān)節(jié)的角速度、電機(jī)電流和土壤樣本作為土壤分類機(jī)器學(xué)習(xí)模型的樣本。