基于改进FSVM与视觉检测的全向智能轮椅运动控制研究

发布时间：2023-06-03 02:17

　　针对当下残障人士及老龄人群的不断增加,且这类人士存在着行动不便等诸多问题,为了更好的帮助此类人群,我国社会对多功能智能轮椅的呼声日益显著。与此同时,与智能轮椅有关的关键技术引发了国内外许多学者的密切关注。该领域的研究已然成为了一个热点。为了让使用者能够便捷的使用,同时为了确保使用者的人身安全,需要研究人员依据智能轮椅本身固有的平台特性,有针对性的研发运动控制系统与避障策略。本课题中借助本研究室开发的全方位智能轮椅平台,针对其运动控制系统做了相关改进与优化,并针对智能轮椅的避障策略做了进一步的探索与研究。首先,该系统根据实时检测出的使用者在椅面二维投影坐标下的人体重心坐标变化,来判断使用者的期望运动方向及速度,进而完成对智能轮椅精准高效的运动控制。由于传统视觉算法有着运算量大、信息繁杂等诸多不足,因此提出了基于变形网格的单目视觉障碍物检测方法。由于将传统神经网络算法应用于智能轮椅的避障会带来局部最优几率增大,参数选取自主性降低,学习效率降低甚至是难以收敛等问题,本研究提出一种基于贝叶斯(Bayes)优化的模糊神经网络用于全向智能轮椅平台的避障过程中。本课题的研究重点主要有:1)基于改进后...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 智能轮椅在国内外的研究概况
        1.2.1 国外发展概况
        1.2.2 国内发展概况
    1.3 智能轮椅关键技术
        1.3.1 运动控制系统
        1.3.2 信息采集与避障技术
        1.3.3 人机交互接口
    1.4 论文的研究内容与结构安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文结构安排
    1.5 本章小结
第2章 智能轮椅的整体结构与硬件平台
    2.1 移动平台系统构成
    2.2 单目视觉传感器
    2.3 麦克纳姆全向轮
    2.4 本章小结
第3章 基于人体重心聚类控制的智能轮椅运动研究
    3.1 方向控制算法研究
        3.1.1 聚类算法分类
        3.1.2 聚类算法比较与选择
        3.1.3 模糊逻辑研究
    3.2 基于紧密度的FSVM算法在智能轮椅运动控制中的应用
        3.2.1 模糊隶属度的确定
        3.2.2 构造基于紧密度的FSVM算法
        3.2.3 算法在智能轮椅运动控制中的应用
    3.3 基于模糊PID的电机控制
        3.3.1 模糊PID控制系统结构
        3.3.2 模糊参数自整定
    3.4 本章小结
第4章 基于变形网格的视觉检测与Bayes模糊神经网络避障研究
    4.1 单目视觉系统下的障碍物检测
        4.1.1 基于变形网格的障碍物定位
        4.1.2 基于单目视觉的障碍物测距
    4.2 模糊神经网络避障算法优化
        4.2.1 神经网络算法研究
        4.2.2 模糊神经网络避障算法改进
        4.2.3 参数优化
    4.3 基于Bayes神经网络的智能轮椅避障算法
        4.3.1 网络权值的Bayes学习
        4.3.2 超参数的处理
        4.3.3 Bayes模型选择
    4.4 本章小结
第5章 实验结果与分析
    5.1 人机交互系统
    5.2 基于人体重心控制的智能轮椅运动实验结果及分析
    5.3 基于变形网格与Bayes神经网络的避障实验结果及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3828468