機(jī)器人服裝觸覺傳感信息融合數(shù)據(jù)處理方法

說明書機(jī)器人服裝觸覺傳感信息融合數(shù)據(jù)處理方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種機(jī)器人服裝觸覺傳感信息融合數(shù)據(jù)處理方法，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將機(jī)器人服裝觸覺傳感獲取的觸覺信號(hào)，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(shù)據(jù)。背景技術(shù)機(jī)器人觸覺的原理就是通過觸覺傳感器與被識(shí)物體相接觸或相互作用，完成對(duì)物體表面特征和物理性能的感知。機(jī)器人觸覺傳感服裝是指分布于機(jī)器人全身的服裝型觸覺傳感器，可根據(jù)機(jī)器人的形狀進(jìn)行剪裁及縫制加工，并可穿戴于機(jī)器人身上以感知環(huán)境信息。其主要特點(diǎn)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(jī)器人觸覺傳感服裝具有以下特點(diǎn)：(1)通過傳感器獲取位置、壓力等數(shù)據(jù)。傳感數(shù)據(jù)在空間上表現(xiàn)為二維平面信息。機(jī)器人服裝觸覺傳感是被動(dòng)式觸覺，與機(jī)器視覺相似?？山柚鷪D像處理方法求取壓力數(shù)據(jù)的時(shí)間、空間分布。(2)與機(jī)器視覺相比，觸覺信息更具多樣性。除空間數(shù)據(jù)、壓力分布數(shù)據(jù)外，機(jī)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(zhì)等。因此它類似于人體皮膚的功能，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境更豐富的感知，以便于人機(jī)信息的交互。機(jī)器人觸覺是20世紀(jì)60年代新興的觸覺研究方向，在迄今為止提出的智能機(jī)器人觸覺傳感方法中，有的利用PVDF膜壓電效應(yīng)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(jī)械開關(guān)、光波導(dǎo)傳感等多種方案，但這些方案中，考慮問題的重點(diǎn)都是將觸覺傳感技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人手部、指部，有個(gè)別方案是將觸覺傳感用于機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)處。目前分布于機(jī)器人全身服裝型觸覺傳感技術(shù)的研究在國內(nèi)外仍然處于起步階段，可供研究的參考資料甚少。智能機(jī)器人觸覺傳感服裝，不僅具有高靈敏度和大面積等特點(diǎn)，還可以檢測接觸物與機(jī)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(jī)器人的全身觸覺傳感系統(tǒng)，在機(jī)器人傳感技術(shù)方面取得新的突破。智能機(jī)器人觸覺傳感服裝的難點(diǎn)是對(duì)各傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這是因?yàn)闄C(jī)器人服裝涉及的傳感器多達(dá)幾百上千個(gè)，各傳感器的特性參數(shù)互不相同，接受作用的狀態(tài)和效果不同，不但需要對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)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(gè)新興的研究領(lǐng)域，是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)使用多傳感器這一特定問題而展開的一種關(guān)于數(shù)據(jù)處理的研究。多傳感器信息融合技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，是多學(xué)科交叉的新技術(shù)，涉及到信號(hào)處理、概率統(tǒng)計(jì)、信息論、模式識(shí)別、人工智能、模糊數(shù)學(xué)等理論。與單傳感器系統(tǒng)相比，運(yùn)用多傳感器信息融合技術(shù)在解決探測、跟蹤和目標(biāo)識(shí)別等問題方面,能夠增強(qiáng)系統(tǒng)生存能力,提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度，并提高精度，擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間、空間覆蓋率，增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和信息利用率等。利用多個(gè)傳感器所獲取的關(guān)于對(duì)象和環(huán)境全面、完整的信息，主要體現(xiàn)在融合算法上。因此，多傳感器系統(tǒng)的核心問題是選擇合適的融合算法。對(duì)于多傳感器系統(tǒng)而言，信息具有多樣性和復(fù)雜性，因此，對(duì)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(jì)算方法的運(yùn)算速度和精度問題；與前續(xù)預(yù)處理系統(tǒng)和后續(xù)信息識(shí)別系統(tǒng)的接口性能；與不同技術(shù)和方法的協(xié)調(diào)能力；對(duì)信息樣本的要求等。一般情況下，基于非線性的數(shù)學(xué)方法，如果它具有容錯(cuò)性、自適應(yīng)性、聯(lián)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(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)各自的具體應(yīng)用背景，已經(jīng)提出了具有針對(duì)性的融合方法。而對(duì)于機(jī)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(fā)展的一大因素。目前機(jī)器人服裝只局限于處理開關(guān)信號(hào)的處理無檢測壓力大小，在機(jī)器人壓力傳感方面信息處理比較多的有基于BP網(wǎng)絡(luò)的壓力傳感器信息融合、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯估計(jì)和Dempster-Shafer證據(jù)理論等等，但是都是局限在于機(jī)器人手部、指部，也有個(gè)別方案是將觸覺傳感用于機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)處，機(jī)器人傳感服裝方面還沒有運(yùn)用。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人觸覺傳感服裝傳感數(shù)據(jù)處理方法存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)器人觸覺傳感服裝的信息融合數(shù)據(jù)處理方法，本方法可以解決機(jī)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(shù)據(jù)作智能綜合，產(chǎn)生比單一傳感器獲得更精確、更完全、更可靠的估計(jì)和判斷。頑本咱發(fā)明硬的目捏的是廢這樣蚊實(shí)現(xiàn)損的：舟機(jī)器僑人服鉆裝觸理覺傳互感信滿息融科合數(shù)賊據(jù)處妹理方攪法王，其榨特征鍛在于室：它地包括諷如下奉步驟戚：賀①啊首先右在計(jì)謀算機(jī)拋內(nèi)建朋立慕機(jī)器牛人服駕裝觸鹽覺數(shù)革據(jù)庫快，該好數(shù)據(jù)董庫至怠少包唯括姜每個(gè)芒傳感螺器的唯物理刪位置蕉、昏從每精個(gè)傳藏感器角獲取鉛數(shù)據(jù)問所需吩要的芝時(shí)間朝、攪從每華個(gè)傳籮感器特所獲揪取數(shù)洽據(jù)的舞特性筐參數(shù)狡、蓮每個(gè)栽傳感籍器觀恢復(fù)鹽誤差拿補(bǔ)償盒系數(shù)綿；桿②六數(shù)據(jù)坊獲取谷：數(shù)拒據(jù)采戚集卡遠(yuǎn)采集抱機(jī)器睛人服彩裝上焰所有找傳感腔器傳育送過掠來的閣數(shù)據(jù)零，初并將月采集筐到的衰傳感涼數(shù)據(jù)繭送到丟計(jì)算貪機(jī)材傳感家器緩悲存徒器垮中益；膝③霜對(duì)逢傳感休器緩測存嗓器中哲的數(shù)痰據(jù)進(jìn)墾行預(yù)旁處理厭：將裂傳感奮器緩騾存哀器中齒的每濱一個(gè)奧傳感闖數(shù)據(jù)匙依按次取左出并欲按照館時(shí)序仇對(duì)傳殲感信叔號(hào)進(jìn)菌行濾尺波和柳補(bǔ)償慎處理寇，刊同時(shí)常根據(jù)瞇傳感冤器的享時(shí)序秘控制跪信號(hào)瘋并結(jié)易合護(hù)機(jī)器省人服拔裝觸巷覺數(shù)狹據(jù)庫殼中的籃信息形，確長定該歐數(shù)據(jù)洽對(duì)應(yīng)肯的傳延感器緊的地談址信浮息，不該地援址與泳機(jī)器凈人膏服裝臺(tái)傳感馬單元稼是一桂一對(duì)層應(yīng)匪的弊映射鴿關(guān)系狐，吵所有具的數(shù)洗據(jù)處榆理完從畢形剪成傳所感器隆模板篩，燒該模惜板為徒傳感負(fù)器的虹物理賴地址枝、數(shù)幟據(jù)格腸式和航傳感飼器的棕?cái)?shù)量想；懸④嘗傳感臺(tái)數(shù)據(jù)伙補(bǔ)償碧：對(duì)伸上步倡（第卵③易步）緒處肉理后僅的數(shù)圈據(jù)再尺結(jié)合析機(jī)器涂人服斯裝觸盲覺數(shù)原據(jù)庫償中的皆特性避參數(shù)拿和補(bǔ)哀償系激數(shù)進(jìn)催行數(shù)貍據(jù)補(bǔ)黨償和樂修正意；賞⑤族傳感史信息華融合眠：晝將所水有經(jīng)傲補(bǔ)償圓和修棚正后尸的傳濱感數(shù)殿據(jù)綜狹合成封一個(gè)勞內(nèi)在貌數(shù)據(jù)導(dǎo)單元反，嬸通過戒概率弄密度飄公式壤曲線括來分網(wǎng)析傳陷感器救的特霧性功慣能，分使用護(hù)統(tǒng)計(jì)牢理論摸來定倡義誤株差探?jīng)r測標(biāo)竹準(zhǔn)，閘并定儲(chǔ)義間膨距量侍度標(biāo)雕準(zhǔn)來番作為濃探測纖傳感濕器誤栗差的墊標(biāo)準(zhǔn)畏，把突所有需傳感式數(shù)據(jù)歲根據(jù)烏地址怖關(guān)聯(lián)者性逐呢一進(jìn)抹行融露合，刮同時(shí)之對(duì)傳忙感數(shù)橋據(jù)進(jìn)鉗行誤除差補(bǔ)寫償和蓋錯(cuò)誤鳥檢測辭；險(xiǎn)⑥圾將宴上步方（第曲⑤低步）形經(jīng)融周合處撐理后永的數(shù)嚇據(jù)用月二維劫和三約維握?qǐng)D像搶顯示仿出來煮，輸從宣而得緒到接域觸物暮的外梁形賄輪廓雅和接暖觸面數(shù)壓力勤分布陰。味所述轎第負(fù)②行步數(shù)鋸據(jù)采京集卡頌采集日數(shù)據(jù)懼的方頁法為慰：括把縣整個(gè)網(wǎng)觸覺范服裝徹傳感題器投分成煉若干合個(gè)陣成列塊氧，將嫂每個(gè)狡陣列帆塊皇中俗傳感畏器的何行列強(qiáng)引出賓線接樂入賭采樣啊掃描古電路種，通累過欄采樣駐掃描隱電路獵進(jìn)行倦塊選遣，掃奮描電伍路轉(zhuǎn)塊選褲信號(hào)閘由安紡裝了妻數(shù)據(jù)癢采集困卡的銜計(jì)算餅機(jī)產(chǎn)南生孟，接失著將鋸選定航的塊規(guī)傳感年器中昂每個(gè)浪傳感頌單元螞的電樸壓信輩號(hào)依嘆次送院入信閱號(hào)調(diào)秤理電職路，背再由吧計(jì)算堆機(jī)控套制的岡數(shù)據(jù)精采集享卡欺將已焦調(diào)理消好的溫信號(hào)慕采集啞到計(jì)貞算機(jī)聲中較，并萌將采躬集到成的數(shù)者據(jù)存因放在滾計(jì)算久機(jī)傳性感器址緩存境器中序。之所述巨第亦⑥棟步勝圖像玩顯示島方法損為：鄭首先討在計(jì)晶算機(jī)箏內(nèi)奧建立鉆一個(gè)者與實(shí)增體機(jī)察器人棒對(duì)應(yīng)陷的秧機(jī)器躲人的喉三維孕圖像柏，扇實(shí)體諸機(jī)器返人服型裝上莫所有披的傳漢感器陣對(duì)應(yīng)義著縣三維紗圖像走中的船坐標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