[發明專利]一種基于核方法的觸覺模態識別方法

在審

• 申請號: 202011416980.5
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112668609A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 易正琨;周貞寧;吳新宇;方森林;米婷婷
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N20/10
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本發明公開了一種基于核方法的觸覺模態識別方法，屬于機器人智能觸覺技術領域，采用復合核函數的分類方法，具備更高的學習效率，更高的分類準確度，包括：1)獲取張量觸覺信號的數據集；2)進行降維處理；3)建立基于奇異值分解的核函數；4)建立全局對齊核函數；5)基于奇異值分解的核函數和全局對齊核函數，建立理想正則化的復合核函數；6)將理想正則化的復合核函數和支持向量機進行融合，得到基于張量觸覺信號的核分類學習器，即可對張量觸覺信號進行觸覺模態識別。

技術領域

本發明屬于機器人智能觸覺技術領域，具體涉及一種基于核方法的觸覺模態識別方法。

背景技術

在人機交互過程中，機器人能及時地對人類傳達的信息進行感知和互動是一項重要的能力，尤其是機器人能對從外界來的觸覺信號進行正確地感知和識別是尤為重要的。機器人智能觸覺的研究逐漸被人重視，而關于觸覺感知主要涉及三個技術問題：分別是觸覺信號的高維度，觸覺感知單元復雜的張量形態，以及不同觸覺時間序列樣本之間的偏差問題。實際上，除此以外，在形形色色的觸覺識別任務中，還面臨著各種各樣的挑戰，例如觸覺測量之間失準普遍存在，觸覺測量的持續時間不相等，觸覺測量開始時間點不一致等等。

眾所周知，觸覺是人感知外部世界變化一項非常重要的能力，但是在傳統的工業機器人中，除非是執行某些特別的活動，一般不會賦予機器人靈敏的觸覺傳感器。可是，近幾年來機器人智能觸覺領域越來越引起人們的廣泛關注，人機交互當中的觸覺交互也慢慢變得炙手可熱，在如今的人機交互場景下，觸覺已經成為了機器人與人類互動的基本能力。例如，許多仿生機器人在不同的行業也得到廣泛應用。

相關技術公開了一種基于陣列式觸覺傳感器的情感識別裝置及方法，陣列式觸覺傳感器放置在載體上并和微控制器連接，用于采集參與者執行動作的壓力值數據并發送給微控制器；微控制器與上位機連接，用于控制陣列式觸覺傳感器工作，接收陣列式觸覺傳感器采集的壓力值數據并保存，然后發送到上位機；上位機對從微控制器接收到的壓力值數據進行保存，經過分析處理后實時顯示情感識別的結果。

相關技術還公開了一種基于觸覺紋理特征的紋理圖像跨模態檢索方法，依次包括觸覺紋理訓練樣本材質選取、觸覺紋理訓練數據集和紋理圖像訓練數據集的建立、觸覺加速度的特征提取等。它利用采集紋理表面的摩擦振動信號作為紋理表面的觸覺特征從紋理圖像檢索庫中檢索出與被檢索表面最相似的紋理表面圖像，即實現基于觸覺特征的跨模態物體材質檢索。

然而，相關技術從分類的角度上看，鮮有將觸覺傳感器去識別觸覺方式的研究，某些考慮的分類是通過使用觸覺傳感器感受觸碰，判斷本次觸碰帶有的情感等等；從使用的分類器上看，學習分類器往往都是使用簡單傳統的分類器，如將提取的主要特征在支持向量機(SVM)、最鄰近節點算法(KNN)等，相關技術的分類學習器過于簡單，并且學習效率不高，分類準確度也不高，并且比較難有顯著的提高。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提出一種基于核方法的觸覺模態識別方法，采用復合核函數的分類方法，具備更高的學習效率，更高的分類準確度。

為了實現以上目的，本發明提供了一種基于核方法的觸覺模態識別方法，包括：

1)獲取張量觸覺信號的數據集；

2)進行降維處理；

3)建立基于奇異值分解的核函數；

4)建立全局對齊核函數；

5)基于奇異值分解的核函數和全局對齊核函數，建立理想正則化的復合核函數；

6)將理想正則化的復合核函數和支持向量機進行融合，得到基于張量觸覺信號的核分類學習器，即可對張量觸覺信號進行觸覺模態識別。

進一步地，所述步驟2)采用降采樣和稀疏主成分分析進行降維處理。

進一步地，所述步驟3)包括：