[发明专利]一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别装置

摘要

本发明公开的一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，属于材料识别领域。本发明包括如下步骤：驱使金属电极与被测材料进行多次接触分离，通过静电测量系统检测出由金属电极感应电荷变化产生的感静电信号，获得多类材料的静电信号；提取静电信号电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量；利用组合的特征向量，采用k最近邻算法构建分类器进行识别分类；重新采集某类别的材料的静电信号，使用训练好的分类器对信号进行识别分类，实现机器人对材料的自动识别分类。本发明涉及一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，由于不需要外加激励的测量方式，具有不受光照条件影响，原理可靠，结构简单的特点。

主权项

一种用于机器人自主环境感知的介质材料识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：布设金属电极检测被测材料上的静电信号，检测方式是通过一个机械往复机构驱动着金属电极做上下往复运动，使之与被测材料进行不断的接触与分离，使用静电测量系统检测出由金属电极感应电荷变化产生的感应电流信号。所述的静电测量系统包括：谐振式探测装置、静电信号检测单元、金属电极、被测材料、绝缘材料和接地的金属铝板构成的基座。其中静电信号检测单元包括：电流放大电路，f陷波器，I‑V转换电路，数据采集仪。谐振式探测装置。假设被测材料表面电荷量为Q，材料等效面积为S，在被测材料正上方间距为d位置处布置一块金属电极，等效面积s。机械往复机构驱使金属电极与被测材料不断地接触与分离，金属电极与被测材料间距在D和零之间以正弦规律变化。此外，在金属电极与被测材料的接触和分离过程中，被测材料表面电荷通过金属电极向大地泄放。本发明电荷泄放因子α来衡量每次接触时材料表面电荷泄放比例。由此得到接触分离状态下的静电信号。步骤二：将该采集到的5类材料电压信号进行滤波处理，提取电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量。步骤三：采用k最近邻算法对采集到的静电信号进行识别分类。将每类材料静电信号的电荷泄放因子、有效负峰个数以及时间窗内正负峰值方差和三个特征量组成一个特征向量进行识别分类。将特征向量集分为训练集和测试集，用于分类器的构建和验证。步骤四：通过重新采集某已知类别的材料的静电信号，经过滤波处理和特征提取之后，放于分类器进行识别分类，分类器最终根据分类算法得出该材料的类别结果，完成机器人对材料的自动识别分类，协助机器人完成环境的自主感知。