自主移动机器人的仿生听觉机理研究和系统开发

bb20920d · 发表于 2022-5-13 22:27:59

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雅宝题库解析：
蝙蝠的在利用超声波探知环境时候具有抗干扰能力强，优秀的目标物与障碍物区分能力，追逐猎物时分辨精度高等优点。本课题的研究目标是通过对蝙蝠听觉系统的生理学特点进行一定的研究最终实现功能仿生。旨在研究并制造出一套听觉系统，使其在占用空间最小的前提下达到较好的三位定位和识别精度。本文首先对蝙蝠听觉系统生理学研究状况，蝙蝠回声定位功能的仿生应用状况以及超声波声场的建模发展进行了分析和介绍，阐述了蝙蝠回声定位的原理以及蝙蝠的立体听觉实现途径。并列举了蝙蝠在获取外界信息时听觉系统的模式以及策略。针对蝙蝠听觉系统发生与接受信号特性，听觉系统的运动通信息采集的配合，以及蝙蝠听觉器官尺寸与目标物尺寸的分析，得出常频转换调频模式的超声波适合应用在移动机器人上的结论，同时为机械结构的尺寸设计提出一定依据。整个仿蝙蝠听觉系统机械平台设有六个自由度。其中每只耳朵两个自由度，便于实现弧形扫描；另外两个自由度用来实现整个平台的旋转和俯仰，满足了平台的灵活性。选择了Senscomp 600超声波传感器配合自己设计的收发驱动模块以及Senscomp 6500驱动模块来实现传感器信息的采集，满足获取传感信息的广度和准确性。主控芯片选择了Cyclone II系列的EP2C8Q208C，芯片使用FPGA在保证运算速度的同时便于实现不同波形的产生。为了解决声学公式中对数等复杂计算，在FPGA上嵌入软核，并用C语言在Nios II 平台上编写算法程序和控制程序。接下来，对于仿蝙蝠听觉系统整个信息获取过程的仿真环境以及实验步骤给予详细的分析和推导。阐述了基于MATLAB的声场仿真以及声压，声强，声速，惠更斯原理等仿真涉及到的一些关键声学概念。介绍了整个平台对于环境信息的采集策略，给出了适合仿蝙蝠听觉系统平台的算法。本文的最后，给出了在MATLAB下算法仿真的结论，并在搭建好的仿蝙蝠听觉系统平台上进行实验。包括对静态和动态目标物在MATLAB下的三维定位仿真，对传感器性能，步长检测以及目标物三维定位实验，验证了平台的可靠性以及算法的正确性。

自主移动机器人的仿生听觉机理研究和系统开发

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