29、认知机器人：距离感知实验与智能探索

认知机器人：距离感知实验与智能探索

1. 实验背景与目的

在机器人研究领域，距离感知能力是实现智能导航和交互的关键。本次实验旨在探索构建距离感知能力的方法，并非通过传统的几何过程，而是借助多模态（视觉和触觉）感官信息在智能体与环境交互过程中的关联来实现。

2. 提出的前向模型

前向模型接收来自立体相机对的两个图像（VL 和 VR）以及时刻 t 的电机命令（M），输出执行该电机命令后的感官结果，即时刻 t + 1 的视觉（两个相机）和触觉（B）两种感官状态。触觉输出编码为 0 - 1 范围内的连续值，代表智能体与周围物体的接近程度。
- 模型功能 ：将当前的视觉和电机信息与未来的视觉和触觉模态相关联，形成多模态感官表征，使系统能将不同感官模态围绕同一感知情境与执行或设想的动作联系起来。
- 距离概念 ：通过智能体与环境的交互，该模型产生用于导航的距离概念，此距离概念由多模态感官表征编码，其单位基于智能体的物理能力和特性。

3. 数据预处理

• 图像预处理 ：
  1. 首先对图像进行反转，原始编码中高像素值代表白色，0 表示存在障碍物。
  2. 为降低视觉数据的维度，采用基于高斯分布的中心凹成像技术。该技术使用加权掩码，生成中心分辨率高、周边分辨率低的图像，从而减小图像尺寸并增强中心区域。处理后的最终图像尺寸为 23×24 像素。
• 电机命令处理 ：电机命令从三类中选择，即向左或向