[发明专利]基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制方法及系统，属于基于机器学习的新型特种机器人的控制技术领域。远程控制方法包括以下步骤：(1)接收布设大鼠机器人的当前周边环境信息与当前运动状态信息；(2)控制显示模块显示当前周边环境图像，及显示基于运动状态信息所模拟出的大鼠姿态三维模型；(3)基于运动状态信息，利用已完成训练的状态分类模型识别出大鼠机器人的当前运动状态；(4)异常处理步骤，若当前运动状态为异常运动状态时，则通过显示模块显示状态异常提示的同时，切断控制指令的发送，至检测到针对状态异常提示的操作事件。该技术方案不仅便于远程操控，且能减少对大鼠的损害，可广泛应用于防恐、救灾等领域。

技术领域

本发明涉及基于机器学习的新型特种机器人的控制技术领域，具体地说，涉及一种基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制方法及远程控制系统。

背景技术

动物机器人作为一种新型特种机器人，其基于神经生物学原理，通过特定方式刺激动物相关神经区域，使动物按照人类期望进行动作，例如按照预定轨迹行走和/或执行相应动作。与传统机器人相比，动物机器人能有效地解决传统机器人所存在的能源供给与运动稳定性等关键技术难题，大大降低了系统成本。

此外，动物机器人由于保留了动物的本能，在环境适应性、隐蔽性、机动性等方面都表现出了巨大的优势，使其作为一种特种机器人，在反恐、侦查等领域均有重要的应用价值。

现有动物机器人包括大鼠机器人、甲虫机器人、鸽子机器人、蟑螂机器人、壁虎机器人等；其中，大鼠机器人是在大鼠的内侧前脑束和体感皮层桶状区植入电极，通过电刺激诱发大鼠的虚拟感觉，引导大鼠完成左转、右转和前进动作，进而实现大鼠机器人在复杂外部环境下的导航，例如，公开号为CN109394208A的专利文献所公开的一种生物机器人系统，包括植入式神经刺激电路系统和脑电信号采集系统。

目前，对大鼠机器人进行导航的主要方式为操作员在视野范围内进行直接控制，即操作员通过持续观察大鼠机器人的运动状态以及对控制指令的响应情况，结合周围环境情况，给出新的电刺激指令。这种控制方法限制了大鼠机器人的应用场景，一旦距离稍远或者大鼠机器人被障碍物遮挡，操作员不能观察到大鼠的运动状态，就无法进行有效控制。

为了解决上述技术问题，主要解决方案为通过在大鼠机器人的控制背包上安装摄像头以回传图像信息，操作员可以实时获取大鼠机器人周围的环境信息，据此发送控制指令。这种方法可以实现大鼠机器人的远程控制，但是回传图像通常只能显示大鼠机器人周围的环境情况，而难以获知大鼠机器人自身的运动状态。操作员需要根据视频中图像的变化间接判断大鼠对控制指令的响应情况，很难做出准确判断，导致目前的远程控制效果并不理想。另一方面，大鼠机器人在运动过程中可能因为刺激参数设置不当而出现抽搐、挠头等异常运动状态，由于操作人员难以通过视频而判断出大鼠的异常状态，以能进行有效的干预，如果在异常状态下仍保持当前刺激参数设置对大鼠进行电刺激，会造成不可逆转的脑部伤害。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制方法，以能在对其运动姿态进行监控的同时，能够基于状态分类模型对其当前运动状态进行分类，并在出现异常状态时，能有效且及时地对刺激参数做出修改，以避免因继续发送当前控制指令而对大鼠机器人的大脑造成损害；

本发明的再一目的是提供一种基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制系统，以能在对其运动姿态进行监控的同时，能够基于状态分类模型对其当前运动状态进行分类，并在出现异常状态时，能有效且及时地对刺激参数做出修改，以避免因继续发送当前控制指令而对大鼠机器人的大脑造成损害。

为了实现上述主要目的，本发明提供的一种基于状态分类模型的大鼠机器人的远程控制方法，该远程控制方法包括以下步骤：

数据接收步骤，接收布设在大鼠机器人身上的摄像头所采集的当前周边环境信息，及惯性传感器所采集的当前运动状态信息；