收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于时空信息与认知模型的移动机器人导航机制研究

刘娟  
【摘要】:本论文的着眼点不仅限于对计算机科学和控制工程领域的技术与算法研究,还在于对人类智能和认知心理的探索。考虑到运动能力是智能机器人系统的关键能力,而时序记忆也在人类智能活动中扮演了重要角色,因此论文以移动机器人导航问题为载体,综合信息的时间与空间关系,探讨人工系统中非符号表示的内在知识的学习和运用方式,寻求实现智能的新途径。 论文工作主要围绕移动机器人空间认知问题展开,以时空序列模式处理为技术主线,从机器人的视角出发,着重分析空间知识学习和表示方法、环境与机器人之间的交互、感知与行为的耦合,研究在缺乏坐标信息和先验地图的条件下、适应于实际物理系统能力的导航策略,在智能机器人系统范式、内部认知模型、时序信息处理、传感信息处理技术、导航机制的设计与实现等方面提出了相应的理论和方法。本文的研究立意、分析视角和实现技术与传统方法均有所不同,其主要工作和成果包括: 1.在深入研究已有系统结构和特点的基础上,改变以感知、规划、行为三者关系分析机器人体系结构的传统方法,从知识类型这一独特视点,建立了包含外在世界模型、内部认知模型和隐含行为知识这三个知识层面的智能机器人范式(paradigm)理论。新范式更完整地描述和区分了机器人系统的智能水平,明确提出内在知识的形成和利用问题,将学习因素有机地融入系统框架中。 2.从机器人的视角出发,分析系统能力、导航任务和工作过程,首次提出空间知识在系统认知中的时空转换过程,阐明了时序记忆在空间认知过程中的重要性,为实现移动机器人内部认知模型提供了可行途径。 3.深入分析现有连接机制在处理序列数据能力方面的缺陷,提出非对称、增量式联想网络——时间序列处理网络(Temporal Sequence Processing Network,TSPN),实现对复杂序列的记忆与重建,包括对序列项间隔时间的记忆。通过对网络性能的分析与实验,验证了该方法具有良好的记忆深度和容量,在计算复杂性、记忆内容的可访问性、灵活性、容错性等方面优于已有方法。 4.针对移动机器人感知信息的不确定、不完整、多噪声等特点,提出了一类传感信息动态处理方法,包括以超声波测距信息为基础的结构特征提取方法、以图像信息为基础的路标主动选择方法,以及融合距离、视觉信息的区域识别方法。上述方法充分利用当前信息和历史数据,可为导航过程提供简洁、丰富的环境信息,实际系统实验和仿真验证了这些方法的可行性和有效性。 5.提出基于时空经验的移动机器人导航机制,这种以内部认知模型为基础的导航方法消除了对机器人的传感能力的不合理假设,没有传统导航方法中对环境先验地图、初始和全局 中南大学刘娟博士学位论文 坐标以及定位算法的要求。系统所获得的具有一定距离信息的环境拓扑知识,完全建立 在机器人自身经验基础上,以TSPN中的细胞时域特性表示,可在外部环境和个体意图 刺激下重现,指导机器人行为。这种与生物行为类似的导航机制,可使机器人在行为过 程中,快速建立对环境的基本认识,并不断学习。文中讨论了新方法与其他方法的关系 和特点,并提出非理性智能(non一ratfonal intelligcnce)是人工智能研究中不可忽视的内容。 仿真和实际实验表明,该导航策略使机器人对环境结构变化具有较强的适应性,而对先 验知识的需求显著降低。 论文的最后一章在总结论文工作的基础上,对进一步的研究方向进行了分析和展望。 本研究不仅对于解决应用问题有实际意义,更希望能为智能机器人方向拓展更为宽广的 研究空间。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王日凤;钟宁;;高级认知过程对人脑信号活动模式的影响及认知系统仿真[J];计算机应用研究;2011年09期
2 李文宏;;以认知建模为支架的适应性学习系统构建[J];电化教育研究;2011年09期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何宁强;;基于多传感器信息融合的移动机器人导航研究[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年
2 胡必成;陈斌;崔天盆;;基于自我认知模型的高级检验人材培养研究[A];中华医学会第九次全国检验医学学术会议暨中国医院协会临床检验管理专业委员会第六届全国临床检验实验室管理学术会议论文汇编[C];2011年
3 韩盛;李书杰;陈宗海;;移动机器人导航的信息融合技术分析与展望[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
4 刘海波;董玉杰;王福忠;牛满仓;;基于单目视觉的移动机器人导航算法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 陈振宇;陈振宁;;怎样计算现代汉语句子的时间信息[A];第二届全国学生计算语言学研讨会论文集[C];2004年
6 陈列尊;;复杂认知模型与教学设计[A];教育技术应用与整合研究论文[C];2005年
7 何晓兰;杜尚丰;;移动机器人多传感器接口设计[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年
8 陈列尊;;复杂认知模型及其对教育教学设计的指导意义[A];中国教育技术协会2004年年会论文集[C];2004年
9 卓睿;陈宗海;陈春林;;强化学习在移动机器人导航上的应用[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
10 李枚毅;蔡自兴;杨勇;;未知环境下基于动态图像的移动机器人定位研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘娟;基于时空信息与认知模型的移动机器人导航机制研究[D];中南大学;2003年
2 陈凤东;基于认知地图的移动机器人自主导航技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 张淑军;虚拟海洋环境中人工鱼的认知模型和行为控制研究[D];中国海洋大学;2007年
4 李洁红;指示语的认知模型解析[D];上海外国语大学;2007年
5 高文成;认知语言学理论框架下的英汉存在句对比研究[D];上海外国语大学;2007年
6 郑重;非结构环境下的移动机器人路径规划算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 刘贞;基于无线传感器网络的机器人分布式导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 周骏;矩阵完成问题的项目生成研究[D];江西师范大学;2008年
9 高庆吉;基于粗糙集理论的移动机器人自主导航研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 陈春林;基于强化学习的移动机器人自主学习及导航控制[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯刘中;基于多传感器信息融合的移动机器人导航定位技术研究[D];西南交通大学;2011年
2 李兆斌;自主移动机器人导航与控制中的增强学习方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 赵金萍;便携式电子地图仪的空间数据引擎[D];解放军信息工程大学;2004年
4 郭文亮;基于全局视觉的移动机器人导航系统研究[D];北京交通大学;2011年
5 王丽华;未知环境下基于改进协调场的移动机器人导航技术研究[D];安徽工业大学;2007年
6 黄振宇;移动机器人视觉系统的研究与应用[D];华中科技大学;2004年
7 袁高伟;未知环境下移动机器人导航策略[D];西安电子科技大学;2010年
8 杨鹃;多传感器信息融合技术在移动机器人避障中的应用[D];哈尔滨理工大学;2005年
9 黄莹;室外移动机器人导航信息压缩算法研究[D];东北电力大学;2011年
10 张玉梅;一种结构可生长的认知模型及其在运动平衡控制中的应用[D];北京工业大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 梁怡;现代契约理论:传承、融合与发展[N];上海证券报;2007年
2 浙江省温州市教育科学研究所 麻晓春;为学生提供探究的“支架”[N];中国教育报;2003年
3 本报通迅员 李舒蕊;以科学的态度引导公众[N];大众科技报;2005年
4 特约记者 胡胜友;汉语声调对人类大脑如同音乐[N];大众科技报;2006年
5 记者 孙玉春 通讯员 胡胜友;中科大教授揭示左右脑在语言感知中的分工秘密[N];工人日报;2006年
6 胡胜友;中国科大揭示左右脑在语言感知中的分工机制[N];中国医药报;2006年
7 姚丽琴;山西社科院的“相似论”研究[N];中国社会科学院院报;2003年
8 舒华 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室;从语言障碍 探索语言认知及其神经机制[N];中国社会科学报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978