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文檔簡介
1、在生物界中,氣味或信息素被廣泛用來尋找配偶、搜尋食物、進行交流、躲避天敵等。受生物嗅覺的啟發(fā),從二十世紀九十年代開始,一些學者就開始研究使用配置有氣體傳感器的移動機器人“主動”地進行氣味源位置的確定,即所謂的機器人氣味源定位,或主動嗅覺。
氣味源定位研究涉及流體動力學、傳感與信息處理、仿生學、計算智能和移動機器人的導(dǎo)航與控制等多個研究領(lǐng)域,在反恐排爆、有毒/有害氣體泄露檢測、違禁物品(如海洛因)探測、災(zāi)后倒塌的建筑物搜救、
2、水域搜救、深海噴發(fā)式礦產(chǎn)資源勘察等方面均有著潛在的應(yīng)用前景。
本文針對室外時變氣流環(huán)境,采用單個移動機器人進行了氣味源定位的研究。重點開展了如下工作:
第一、考慮到常用的金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器存在的較長響應(yīng)和恢復(fù)時問問題,提出了自適應(yīng)濃度閾值的氣味濃度二值化算法。該算法可及時反映與氣味的接觸和不接觸,從而使機器人在氣味源定位過程中做出快速且正確的判斷氣味的到達與離開。
第二、提出了氣味包路徑
3、估計方法。其中,氣味包路徑定義為某氣味包在到達機器人之前經(jīng)過的路線。估計的氣味包路徑可用于指導(dǎo)機器人進行氣味源的搜尋和最終的氣味源確認。實驗結(jié)果表明,估計的氣味包路徑以高概率包含氣味源。
第三、針對室外環(huán)境中風向變化較快的問題,提出了一套具有較強目的性的氣味源搜尋方法,其中包括流向隨動Z字形煙羽發(fā)現(xiàn)、基于氣味包路徑估計的煙羽跟蹤和仿生的煙羽再發(fā)現(xiàn)算法。實驗研究表明,提出的氣味源搜尋方法可使機器人快速發(fā)現(xiàn)并高效跟蹤煙羽,且可
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