大鼠机器人在迷宫逃离中的决策融合研究

摘要

动物机器人在运动的灵活性、能源供给、环境适应性等方面相比传统机器人具有很大的优势，在环境侦查和灾难搜救等方面的应用前景十分广阔，然而现实中将动物机器人用于未知环境探测的研究工作和真实案例少之又少，本文正是以对该领域所做的研究工作。
　　围绕“大鼠机器人探索未知环境”的核心问题，本文提出了将大鼠机器人自身的探索能力和计算机智能结合起来的决策融合方法，并设计实验加以验证。本文的主要贡献有:
　　(1)设计了大鼠机器人的迷宫逃离实验，模拟动物机器人在真实未知环境中的探索过程，解决环境建模和大鼠定位等问题。
　　(2)提出大鼠自身决策和计算机决策的融合方法，分析了计算机辅助决策的3种情形:死区抑制、确定出口的回路、已知惟一终点路径，并分别实现了对应的算法。
　　(3)将决策融合方法用于大鼠迷宫逃离实验中，实时展现计算机决策对大鼠运动的影响，并通过对实验结果的统计和分析，验证了决策融合方法的可行性和高效性。

目录

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 动物机器人的研究现状及成果

1．3 智能移动机器人的研究现状

1．3．1 环境建模与定位

1．3．2 路径规划

1．3．3 运动控制和故障诊断

1．4 混合智能领域

1．5 本文章节安排

1．6 本章小结

第2章 大鼠机器人运动控制系统

2．1 大鼠的生物特征

2．2 大鼠机器人运动控制原理

2．3 大鼠机器人运动控制系统的实现

2．3．1 生物部分

2．3．2 硬件部分

2．3．3 软件部分

2．4 本章小结

第3章 决策融合实验设计

3．1 决策融合的概念与目标

3．2 实验设计方案

3．3 实验场景设计与部署

3．3．1 迷宫设计

3．3．2 摄像头安装

3．3．3 程序开发平台

3．4 软件设计

3．4．1 迷宫生成方法

3．4．2 目标检测方法

3．5 本章小结

第4章 决策融合与控制策略

4．1 本章内容概述

4．2 大鼠自身决策的情形

4．3 计算机辅助控制的情形

4．3．1 死区抑制

4．3．2 确定出口的回路

4．3．3 已知唯一终点路径

4．4 决策流程

4．5 Flood-Fill和推理算法

4．6 控制策略

4．7 本章小结

第5章 实验流程与结果分析

5．1 实验准备

5．2 操作步骤与结果显示

5．2．1 实验步骤

5．2．2 实验结果

5．3 数据统计与分析

5．3．1 运动信息记录

5．3．2 总步数与正确步数比

5．3．3 迷宫覆盖率

5．3．4 机鼠决策比

5．4 本章小结

第6章 工作总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢