[实用新型]一种机器人仿生嗅觉系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人技术，具体为一种机器人仿生嗅觉系统，国际专利分类号拟为Int.Cl.G01D 21/02(2006.01)。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人的智能化程度越来越高，要求机器人应具有多种感官能力，以满足各种场合下的应用。近年来，机器人嗅觉已经成为了一个研究热点。嗅觉功能是完善机器人智能化不可或缺的重要组成部分。具有嗅觉功能的机器人能够从事与气味相关的各个领域的工作。例如，在国家安全方面，可以用来探测地雷，搜寻爆炸物，搜救遇难者等工作；在社会治安方面，可以代替保安巡逻，完成检测有毒气体、火灾报警等工作；在工业生产中，可以检测和修补各类危险化学物质存储容器或输送管道的泄漏，还可以进行探矿等工作。另外，机器人的模块化设计也是机器人技术的一个发展方向：按照机器人所具有的不同功能划分模块，设计出各功能模块的标准组件，每个标准组件可独立完成特定功能，并且具有方便的与其它模块相连接的软件或硬件接口。实际应用中可针对不同的应用目的，选择相应的功能模块，组合成所需的机器人。模块化设计方法可缩短机器人开发周期，减少重复性研发工作，灵活扩展机器人的功能，有利于研究人员专注于利用机器人解决实际问题。

机器人嗅觉系统要解决的实质问题是，通过搜寻目标气味气体，最终定位到目标气味源，从而完成特定任务(特别是让机器人代替人从事与有毒有害气体有关的工作)。机器人嗅觉系统中最重要也是最根本的环节就是首先要让机器人具有嗅觉功能。机器人的嗅觉是通过气体传感器实现的。气味气体与气体传感器接触后，会使气体传感器发生响应，输出一定的电压电流信号，通过传感器的输出信号即可获取气味气体的种类和浓度信息，实现机器人的嗅觉功能。目前对于机器人嗅觉问题的研究工作中，研究者大都采用直接在机器人上安装单个或多个气体传感器，再配置相应处理电路来实现嗅觉功能，例如，Hiroshi Ishida等，基于气体传感器瞬时响应的气体/气味烟羽跟踪机器人的控制，IEEE Sensors Journal 5卷3期，2005年，537-545(Hiroshi Ishida，Gouki Nakayama，Takamichi Nakamoto，et al.Controlling a Gas/Odor Plume-Tracking Robot Based on TransientResponses of Gas Sensors[J].IEEE Sensors Journal，2005，5(3)：537-545.)、Pawel Pyk等，一种人工蛾：使用基于飞蛾搜寻策略的神经元模型的机器人实现化学物质源定位，Auton Robot第20期，2006年，：197-213(Pawel Pyk，Sergi Berm＇udez i Badia，Ulysses Bernardet，et al.An artificial moth：Chemical source localization using a robotbased neuronal model of moth optomotor anemotactic search[J].Auton Robot.2006，(20)：197-213.)就报道了这样的技术；也有研究者自行研制简易的嗅觉装置，例如，Ishida H等，基于气体传感器和风向传感器的用于气味源定位的自治移动传感系统研究，Sensors and Actuators A 45卷2期，1994年，153-157(Ishida H，Suetsugu K，Nakamoto T，et al.Study of autonomous mobile sensing system for localization of odorsource using gas sensors and anemometric sensors[J].Sensors andActuators A，1994，45(2)：153-157.)、Lilienthal A等，一种用于移动检查机器人的立体电子鼻，1st International Workshop on RoboticSensing会议论文集，2003，1-6(Lilienthal A，Duckett T.A stereoelectronic nose for a mobile inspection robot[C].ROSE’03.1stInternational Workshop on Robotic Sensing.USA：IEEE，2003：1-6.)就公开了这样的技术。这些现有技术中，气体传感器的性能易受安装位置的影响，而气体传感器的安装位置恰恰与所采用机器人的特定结构相关，不宜变化，并且现有的嗅觉系统功能单一，稳定性差，通用性也不好，不能满足实际应用的需要。