82、助力特殊人群:机器人视觉与意图识别技术的创新融合

助力特殊人群:机器人视觉与意图识别技术的创新融合

在科技飞速发展的今天,辅助机器人技术正逐渐成为提升特殊人群生活质量的重要力量。它为老年人、残疾人以及受伤退伍军人提供了更高的独立性和更好的生活品质。然而,这项技术的发展并非一帆风顺,面临着诸多挑战。

辅助机器人技术的挑战与机遇

辅助机器人要与人类有效协作,必须具备感知场景和识别人类意图的能力。对于身体机能正常的人来说,通过身体动作和直接交流表达意图相对容易,但对于身体能力受限的人而言,这可能是一件困难甚至不可能的事情。因此,如何准确推断他们的意图成为了关键问题。

当前,意图识别方法主要分为两类:
1. 通过观察用户的身体动作和环境进行意图识别 :在这种配置下,人类和机器人都可以对环境执行任务,它们之间存在一定的交互。例如,使用传感器观察用户的身体动作来确定其意图。
2. 通过观察用户的环境进行意图识别 :人类与机器人交互,机器人再与环境交互。在这种情况下,人类不能直接对环境采取行动。

第一类方法主要针对身体健全的人群,旨在开发有效的社交互动机器人系统。而第二类方法对于处理残疾人的需求更为合适,但目前尚未得到充分探索。

计算机视觉与人类 - 机器人协作系统

为了解决上述问题,我们提出了一种适用于身体能力有限人群的意图识别框架。该框架基于场景中的物体、可以对它们执行的动作以及过去的交互历史来确定和学习人类意图。它基于一种名为对象 - 动作意图网络的马尔可夫模型公式,这是一个基于计算机视觉的人类 - 机器人协作系统的核心,能够减少与机器人沟通任务所需的交互。

提供了基于BP(Back Propagation)神经网络结合PID(比例-积分-微分)控制策略的Simulink仿真模型。该模型旨在实现对杨艺所著论文《基于S函数的BP神经网络PID控制器及Simulink仿真》中的理论进行实践验证。在Matlab 2016b环境下开发,经过测试,确保能够正常运行,适合学习和研究神经网络在控制系统中的应用。 特点 集成BP神经网络:模型中集成了BP神经网络用于提升PID控制器的性能,使之能更好地适应复杂控制环境。 PID控制优化:利用神经网络的自学习能力,对传统的PID控制算法进行了智能调整,提高控制精度和稳定性。 S函数应用:展示了如何在Simulink中通过S函数嵌入MATLAB代码,实现BP神经网络的定制化逻辑。 兼容性说明:虽然开发于Matlab 2016b,但理论上兼容后续版本,可能会需要调整少量配置以适配不同版本的Matlab。 使用指南 环境要求:确保你的电脑上安装有Matlab 2016b或更高版本。 模型加载: 下载本仓库到本地。 在Matlab中打开.slx文件。 运行仿真: 调整模型参数前,请先熟悉各模块功能和输入输出设置。 运行整个模型,观察控制效果。 参数调整: 用户可以自由调节神经网络的层数、节点数以及PID控制器的参数,探索不同的控制性能。 学习和修改: 通过阅读模型中的注释和查阅相关文献,加深对BP神经网络PID控制结合的理解。 如需修改S函数内的MATLAB代码,建议有一定的MATLAB编程基础。
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