仿人頭像機(jī)器人人工鼻-肺系統(tǒng)及氣味識(shí)別算法研究.x課件

仿人頭像機(jī)器人人工鼻—肺系統(tǒng)及氣味識(shí)別算法研究隨著生活環(huán)境的日益復(fù)雜,混合氣體的識(shí)別與檢測(cè)成為亟待解決的問(wèn)題。而仿人頭像機(jī)器人作為仿人全身機(jī)器人的一部分,其研究主要集中在表情、語(yǔ)音、視覺(jué)等方面,在嗅覺(jué)方面的研究較少。此外,雖然現(xiàn)有的嗅覺(jué)研究氣體識(shí)別正確率比較理想,但所針對(duì)的實(shí)驗(yàn)氣體種類(lèi)少,混合氣體識(shí)別其組份也少。本文的研究是在H&Frobot-Ⅲ型仿人頭像機(jī)器人上添加嗅覺(jué)模塊,以使仿人頭像機(jī)器人具備嗅覺(jué)感知功能,并對(duì)酒精/硫化氫/氨氣/煙霧/甲烷5種單一氣體及硫化氫/煙霧/甲烷組成的4種混合氣體共9種氣體進(jìn)行識(shí)別。最終完成仿人頭像機(jī)器人嗅覺(jué)感知與表情輸出的協(xié)調(diào)。針對(duì)仿人頭像機(jī)器人設(shè)計(jì)并研制人工鼻-肺系統(tǒng)軟硬件。其中,“人工鼻”包括信號(hào)采集電路和測(cè)試容器,“人工肺”由微型真空泵實(shí)現(xiàn)其吸、呼氣功能。在硬件基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)單片機(jī)軟件和上位機(jī)軟件以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信號(hào)采集與傳輸功能。對(duì)氣體識(shí)別算法進(jìn)行對(duì)比研究和程序設(shè)計(jì)。首先利用K-均值聚類(lèi)分析方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)氣體進(jìn)行分類(lèi)處理。然后本文針對(duì)5種單一氣體采用遺傳算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的算法,并針對(duì)9種氣體(5種單一氣體,4種混合氣體)設(shè)計(jì)三級(jí)級(jí)聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法。實(shí)施氣體識(shí)別實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:利用K-均值聚類(lèi)分析方法識(shí)別氣體無(wú)效;遺傳算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的算法對(duì)5種單一氣體的識(shí)別正確率為90%以上;利用三級(jí)級(jí)聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法對(duì)9種氣體的識(shí)別正確率除了硫化氫煙霧混合氣體是70%外,其它八種氣體的識(shí)別正確率為90%以上。將人工鼻-肺系統(tǒng)集成到H&Frobot-Ⅲ型仿人頭像機(jī)器人系統(tǒng)上,實(shí)施仿人頭像機(jī)器人嗅覺(jué)與表情的協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)可知在相同氣味刺激下,機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)與人類(lèi)似的表情反應(yīng)。本文的研究