[發(fā)明專利]一種基于智能體主動感知的環(huán)境模型構(gòu)建方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112270076B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 何斌;汪亞飛;周艷敏;朱忠攀;李剛;王志鵬;沈潤杰
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/12
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

本發(fā)明公開了一種基于智能體主動感知的環(huán)境模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括，陣列壓力傳感裝置機器人，壓力傳感器構(gòu)成的感知陣列設置在機器人手臂的終端處；插值擬合程序模塊，用于將壓力數(shù)據(jù)信息分布圖形成環(huán)境模型，對壓力傳感器單元之間間隔導致缺失的數(shù)據(jù)采用插值擬合的方法來填補擴充；探索移動方向確定程序模塊，用于根據(jù)當前區(qū)域的紋理統(tǒng)計特征確定下一區(qū)域的探索移動方向；閉環(huán)檢測程序模塊，用于檢測是否探索完畢；環(huán)境模型整合模塊，用于將各區(qū)域的環(huán)境模型整合得到完整的環(huán)境模型。

技術領域

本發(fā)明涉及智能體的主動感知技術領域，尤其涉及一種基于智能體主動感知的環(huán)境模型構(gòu)建方法。

背景技術

人們一直希望利用自主移動機器人在一些未知極限或者復雜環(huán)境下，如狹窄的坑道等，能夠自主完成環(huán)境的探索，并創(chuàng)建環(huán)境地圖。主動觸覺感知作為機器人感知研究的一個重要方面日益受到重視，并從單個傳感器的研究與應用發(fā)展到系統(tǒng)的概念，將感知系統(tǒng)的各層次相關技術集成，并在理論分析上做了大量工作，利用現(xiàn)有機器人技術成就部分地實現(xiàn)了主動觸覺感知實驗。

目前面臨的主要困難是機器人探索感知的主動性和智能性不足，長期以來對機器人智能性的研究始終受到包括傳感器響應在內(nèi)的硬軟件環(huán)境的限制，難以輕易完成人類輕易做到的事情。另一方面，對于不確定性環(huán)境下觸覺感知、在高層次先驗知識的利用、觸覺探索信息的解釋等方面，則受到計算機智能與人腦功能的差異的限制，使模擬人類功能完善的機器人觸覺感知系統(tǒng)的實現(xiàn)受阻。然而感知研究中單項技術經(jīng)完善后可望在機器人與環(huán)境的交互方面得到應用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是利用機器人實現(xiàn)在小型空間內(nèi)利用觸覺閉環(huán)感知的主動感知學習完成對狹小空間的環(huán)境模型構(gòu)建。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在第一方面提供了一種基于智能體主動感知的環(huán)境模型構(gòu)建方法，包括步驟：(1)將壓力傳感器構(gòu)成的感知陣列設置在機器人手臂的終端處，形成陣列壓力傳感裝置機器人；(2)控制陣列壓力傳感裝置機器人在當前區(qū)域內(nèi)不斷按壓，采集壓力數(shù)據(jù)信息；(3)將壓力數(shù)據(jù)信息分布圖形成環(huán)境模型，其中壓力傳感器單元之間間隔導致缺失的數(shù)據(jù)則采用插值擬合的方法來填補擴充；(4)根據(jù)當前區(qū)域的紋理統(tǒng)計特征確定下一區(qū)域的探索移動方向；(5)重復(2)和(3)直至閉環(huán)檢測判斷探索完畢；(6)將各區(qū)域的環(huán)境模型整合得到完整的環(huán)境模型。

進一步地，步驟(1)中，感知陣列為64x64陣列。

進一步地，步驟(2)中，采用三次樣條插值擬合。

進一步地，步驟(3)中，紋理統(tǒng)計特征為方向測度。

進一步地，步驟(5)中，采用TF-IDF算法確定的兩幅壓力數(shù)據(jù)信息分布圖的相似度并結(jié)合機器人手臂的運動數(shù)據(jù)進行閉環(huán)檢測。

本發(fā)明在第二方面提供了一種基于智能體主動感知的環(huán)境模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括，陣列壓力傳感裝置機器人，壓力傳感器構(gòu)成的感知陣列設置在機器人手臂的終端處；插值擬合程序模塊，用于將壓力數(shù)據(jù)信息分布圖形成環(huán)境模型，對壓力傳感器單元之間間隔導致缺失的數(shù)據(jù)采用插值擬合的方法來填補擴充；探索移動方向確定程序模塊，用于根據(jù)當前區(qū)域的紋理統(tǒng)計特征確定下一區(qū)域的探索移動方向；閉環(huán)檢測程序模塊，用于檢測是否探索完畢；環(huán)境模型整合模塊，用于將各區(qū)域的環(huán)境模型整合得到完整的環(huán)境模型。

進一步地，感知陣列為64x64陣列。

進一步地，插值擬合程序模塊采用三次樣條插值擬合。

進一步地，探索移動方向確定程序模塊采用方向測度作為紋理統(tǒng)計特征。

進一步地，閉環(huán)檢測程序模塊采用TF-IDF算法確定的兩幅壓力數(shù)據(jù)信息分布圖的相似度并結(jié)合機器人手臂的運動數(shù)據(jù)進行閉環(huán)檢測。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

附圖說明