一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法技术

本发明专利技术公开的一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，属于材料识别领域。本发明专利技术包括如下步骤：驱使金属电极与被测材料进行多次接触分离，通过静电测量系统检测出由金属电极感应电荷变化产生的感静电信号，获得多类材料的静电信号；提取静电信号电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量；利用组合的特征向量，采用k最近邻算法构建分类器进行识别分类；重新采集某类别的材料的静电信号，使用训练好的分类器对信号进行识别分类，实现机器人对材料的自动识别分类。本发明专利技术涉及一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，由于不需要外加激励的测量方式，具有不受光照条件影响，原理可靠，结构简单的特点。

A method of dielectric material identification for autonomous environment perception of robot

The invention discloses a method for identifying a dielectric material for a robot's autonomous environment perception, which belongs to the field of material identification. The method comprises the following steps: metal electrode driven multiple contact separation and test material, through the static measurement system to detect the sense signal resulting from changes in the metal electrode electrostatic induction charge, electrostatic signal obtained many kinds of materials; extraction of electrostatic signal charge releasing factor and effective negative peak number and time window in a positive and negative peak variance and three characteristic parameters; using feature vector combination, using k nearest neighbor algorithm to construct classifier classification; electrostatic signal re acquisition of a class of materials, the signal in recognition and classification using the trained classifier to achieve automatic recognition robot of material. The invention relates to a method for identifying material robot autonomous perception of the environment, because the need for external measurement of motivation, has not affected by light conditions, reliable principle, simple structure.

【技术实现步骤摘要】
一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法
本专利技术涉及一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，尤其涉及一种利用静电测量技术的介质材料识别方法，属于材料识别领域。
技术介绍
随着电子与计算机技术、人工智能的快速发展，智能机器人技术取得了长足的进步。智能机器人是一类能够在无人干预情况下完成自主感知、自主决策、自主控制，独立地活动和处理问题的机器人。作为智能机器人强大自主能力的典型特征—自主环境感知技术，已经成为衡量机器人智能程度的重要标准，也是实现机器人自主决策和自主控制的重要基础，因此机器人自主感知技术的研究受到了人们的极大重视。机器人自主感知的主要内容是对周围环境的感知。其中两项重要内容是对介质材料的识别分类和地面环境的识别分类。材料识别是智能机器人对目标物体进行感知并做出下一步动作的重要依据。比如机器人通过自身传感器对接触的材料进行识别，从而判断材料属性和种类，将识别结果反馈给机器人后，机器人进行一系列自主决策，并最终控制相关机构完成对物体的定位、拿取等操作。现有的材料识别方法主要可以分为两个大类。其一是通过非接触式传感器进行识别，包括机器视觉识别，电磁和电容识别，超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：布设金属电极检测被测材料上的静电信号，检测方式是通过一个机械往复机构驱动着金属电极做上下往复运动，使之与被测材料进行不断的接触与分离，使用静电测量系统检测出由金属电极感应电荷变化产生的感应电流信号。所述的静电测量系统包括：谐振式探测装置、静电信号检测单元、金属电极、被测材料、绝缘材料和接地的金属铝板构成的基座。其中静电信号检测单元包括：电流放大电路，f陷波器，I‑V转换电路，数据采集仪。谐振式探测装置。假设被测材料表面电荷量为Q，材料等效面积为S，在被测材料正上方间距为d位置处布置一块金属电极，等效面积s。机械往复...

【技术特征摘要】
2017.01.21 CN 20171004424771.一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：布设金属电极检测被测材料上的静电信号，检测方式是通过一个机械往复机构驱动着金属电极做上下往复运动，使之与被测材料进行不断的接触与分离，使用静电测量系统检测出由金属电极感应电荷变化产生的感应电流信号。所述的静电测量系统包括：谐振式探测装置、静电信号检测单元、金属电极、被测材料、绝缘材料和接地的金属铝板构成的基座。其中静电信号检测单元包括：电流放大电路，f陷波器，I-V转换电路，数据采集仪。谐振式探测装置。假设被测材料表面电荷量为Q，材料等效面积为S，在被测材料正上方间距为d位置处布置一块金属电极，等效面积s。机械往复机构驱使金属电极与被测材料不断地接触与分离，金属电极与被测材料间距在D和零之间以正弦规律变化。此外，在金属电极与被测材料的接触和分离过程中，被测材料表面电荷通过金属电极向大地泄放。本发明电荷泄放因子α来衡量每次接触时材料表面电荷泄放比例。由此得到接触分离状态下的静电信号。步骤二：将该采集到的5类材料电压信号进行滤波处理，提取电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量。步骤三：采用k最近邻算法对采集到的静电信号进行识别分类。将每类材料静电信号的电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量组成一个特征向量进行识别分类。将特征向量集分为训练集和测试集，用于分类器的构建和验证。步骤四：通过重新采集某已知类别的材料的静电信号，经过滤波处理和特征提取之后，放于分类器进行识别分类，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏斐，王伟，陈曦，朱里程，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11