物体表面热属性温度触觉识别实验研究

采用所研制的温度触觉传感器进行了材料热属性识别研究,温度触觉传感器由恒温元件保持传感器恒温,由测温传感元件检测接触面的温度信号,基板为传感器提供支架.分析了基于温度触觉的物体表面热属性识别方法机理,认为不同形态的物体表面可等效为光滑物体与薄空气层组成的表面空气层模型.对不同表面形态和不同材料被测物体的温度触觉热传导进行了仿真和实验.测试实验结果表明,所研制的温度触觉传感器能较好地识别不同热属性的物体,对不同表面形态的大理石也有较好的识别效果.表面空气层模型能较好地解释表面形态对温度触觉结果的影响.     

触觉传感器物体形状识别专家系统

本文探讨了安装在机械手上的触觉传感器信息的处理问题，使机械手具有能识别几种简单物体形状的低级智能．安装在机械手上的成象触觉传感器，给出放在机械手上的物体形状信息，并通过称重传感器给出物体的重量信息。以８０５１单片机为核心构成智能机械手数据采集系统。ＩＢＭ－ＰＣ机在人工智能语言Ｔｕｒｂｏｐｒｏｌｏｇ管理下，构成了提取触觉传感器物体形状信息和对有限几种物体形状进行识别的专家系统。     

基于气压式触觉的欠驱动手抓取分类方法

使用一种气压式触觉阵列传感器拾取触觉特征信息,手掌和指尖触觉阵列点的灵敏度和最大重复性误差分别为13.73,10.85 kPa/N和3.54%,2.73%.依靠欠驱动手组建了触觉特征数据集,通过离散卡尔曼滤波方法对气压式触觉传感信息进行降噪处理,结合随机森林分类方法对生活物品进行分类.实验结果表明:气压式触觉传感器灵敏度高且重复度误差小,能够有效感知抓取分类过程中的触觉信息变化,依靠欠驱动手避免了抓取时速度碰撞对分类结果产生的影响,组建数据集时无须复杂的抓取控制方式,结合离散卡尔曼滤波的随机森林分类方法能够有效地完成对物体的识别分类,识别准确率达93.2%.     

视频摘要系统的技术研究与实现

本文针对未进行后期编辑的视频序列设计了一个视频摘要系统.以视频帧图像的累积直方图来提取图像特征,有效地解决了光照的改变使镜头内直方图差异较大以及直方图对物体/摄像机的运动的鲁棒性有限两大问题,并结合了滑动窗口算法,有效地实现对视频序列的镜头边界检测.另外,本文还提出了一种基于镜头和图像内容的关键帧提取算法,降低计算的复杂度,并且提取的关键帧能更全面准确地体现原视频的内容.     

触觉传感器物体形状识别专家系统

本文探讨论了安装在机械手上的触觉传感器信息的处理问题，使机械手具有能识别几种简单物体形状的低级智能。在机械手上的成象触觉传感器，给出放在机械手上的物体形状信息，并称重传感器命同物体的重量信息。以８０５１单片机为核心构成智能机械手数据采集系统。     

基于视触融合的机器人抓取滑动检测

提出一种基于视触融合的深度神经网络(VTF-DNN)感知算法,用以检测在机器人抓取和操作过程中发生的抓取物体和夹具之间的滑动现象.首先,通过设定不同的抓取位置和力度来抓取不同的物体,收集视觉和触觉序列数据构建视触融合数据集,并用于训练VTF-DNN;触觉数据由安装在夹具上的阵列触觉传感器采集,视觉数据由腕部相机采集.然后,为了验证所提出视触融合感知框架的性能,在某个未参与训练的物体上进行了滑动测试,共进行了464次抓取,采集了2320个视觉和触觉序列样本,分类准确度达92.6%.最后,实验验证了所提框架在滑动检测任务中的高效性以及视触融合在滑动检测任务中的必要性,为更加稳定和灵巧的机器人抓取和作业系统提供了理论基础和技术支撑.     

基于Mask R-CNN的物体识别和定位

为了让机器人能识别物体类别、探测物体形状、判断物体距离,提出一种基于Mask R-CNN模型的双目视觉的物体识别和定位方法。该方法利用Mask R-CNN处理双目图像,对每张图像进行物体识别和形状分割,然后利用神经网络特征对双目图像中的相同目标进行匹配。以物体形状为依据,使用最近点搜索算法估计视差并计算距离。实验结果表明,该方法能够以准实时的速度进行物体的识别和定位,与传统的依赖计算全局视差图的方法相比,在速度和精度上都有提高。     

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

基于模板匹配的运动目标快速检测与跟踪

在图像跟踪系统中，运动目标的快速检测与识别是至关重要的．通过分析视频序列图像的特点，并结合帧差法和多分辨率图像匹配的优点，提出了一种基于模板匹配的快速检测识别目标的方案．实验结果表明，该方法能快速有效地识别目标，基本上达到了实时跟踪的要求．     

图像抠图与copy-paste结合的数据增强方法

提出一种基于图像抠图与copy-paste结合的数据增强方法(matting-paste),采用图像抠图法获取单个垃圾实例的准确轮廓，并对单个实例进行旋转和亮度变换.根据物体轮廓信息，把实例粘贴到背景图上，无需额外的人工标注即可生成新的带有标注的数据，从而提高数据集的多样性和复杂性.结果表明：数据集扩充后的mask比数据集扩充前的识别精度提高了0.039,matting-paste能在已有数据集上有效地扩充数据，进一步提高模型的识别精度.     

机器人阵列式触觉传感器的仿真

阐述了机器人二维和三维触觉传感器仿真的模型、计算机内部表示、一般方法和简化方法（扫描－搜索－填充法）．简化方法利用了物体的区域连贯性，吸收了数控插补的思想，效率较高。仿真生成的触觉图像可用于校验各种触觉图像处理及判断算法的正确性、可靠性和效率。     

一种新的低空间分辨力阵列触觉图象的处理方法

本文根据低空间分辨力阵列触觉图象的特点，分析了噪声来源、形式和分布，提出了一种新的基于平滑的噪声消除方法。讨论了在图象基本顶点的基础上，运用了顶点分裂和合并技术找出相应的图形顶点，并通过最小二乘法复原出离散图象的连续轮廓，从而为提高触觉图象辨识率奠定了基础．     

移动终端信息的振动式触觉信号编码表征方法

针对视听障碍群体无法通过触觉交互操作获取移动设备信息的问题, 提出一种利用多感知强度的振动触觉信号对移动设备上的信息进行编码的方法, 用于区分信息种类或内容. 首先, 通过测试感知阈值确定振动触觉信号的频率、 持续时间和间隔的感知强度, 并将信号调整到可接受的水平； 其次, 根据主观感知强度差异和编码组合方式提出等长编码和变长编码, 用于信息的触觉编码传输； 最后, 通过信息理论对有限编码信息的识别结果进行评估. 实验结果表明, 该方法可提高信息触觉判定的正确率, 且变长编码与等长编码相比具有更好的识别率和传输效率.     

Involvement of visual cortex in tactile discrimination of orientation.

The primary sense modalities (vision, touch and so on) are generally thought of as distinct. However, visual imagery is implicated in the normal tactile perception of some object properties, such as orientation, shape and size. Furthermore, certain tactile tasks, such as discrimination of grating orientation and object recognition, are associated with activity in areas of visual cortex. Here we show that disrupting function of the occipital cortex using focal transcranial magnetic stimulation (TMS) interferes with the tactile discrimination of grating orientation. The specificity of this effect is illustrated by its time course and spatial restriction over the scalp, and by the failure of occipital TMS to affect either detection of an electrical stimulus applied to the fingerpad or tactile discrimination of grating texture. In contrast, TMS over the somatosensory cortex blocked discrimination of grating texture as well as orientation. We also report that, during tactile discrimination of grating orientation, an evoked potential is recorded over posterior scalp regions with a latency corresponding to the peak of the TMS interference effect (about 180 ms). The findings indicate that visual cortex is closely involved in tactile discrimination of orientation. To our knowledge, this is the first demonstration that visual cortical processing is necessary for normal tactile perception.     

Egg recognition and counting reduce costs of avian conspecific brood parasitism

Birds parasitized by interspecific brood parasites often adopt defences based on egg recognition but such behaviours are puzzlingly rare in species parasitized by members of the same species. Here I show that conspecific egg recognition is frequent, accurate and used in three defences that reduce the high costs of conspecific brood parasitism in American coots. Hosts recognized and rejected many parasitic eggs, reducing the fitness costs of parasitism by half. Recognition without rejection also occurred and some hosts banished parasitic eggs to inferior outer incubation positions. Clutch size comparisons revealed that females combine egg recognition and counting to make clutch size decisions--by counting their own eggs, while ignoring distinctive parasitic eggs, females avoid a maladaptive clutch size reduction. This is clear evidence that female birds use visual rather than tactile cues to regulate their clutch sizes, and provides a rare example of the ecological and evolutionary context of counting in animals.     

机器人触觉传感器的优化设计

本文讨论了机器人阵列式触觉传感器的理论设计参数和实际制造参数,并用组合法辨识方法对设计参数进行了优化设计,给出了可供参考的设计值。     

Curvature Optical Fiber Whiskers for Mobile Robot Guidance

A novel optical fiber tactile sensory system is proposed forobstacle avoidance of mobile robot. The principle of this whisker-like tactile sensor is based on the geometric curvature changes of the optical fiber, which modulate the optical fiber′s light output. With high compliance of plastic optical fiber, the whiskers can produce only small flexing force upon mechanical contact with an obstacle. It can produce reliable proximity signals in extended tactile range, which can be translated into a larger stopping distance for the mobile robot. This sensor is lightweight, and of low cost to allow as many sensor, as necessary to be mounted on a robot.     

Recent progress in high-resolution tactile sensor array: From sensor fabrication to advanced applications

Tactile sensors can transform the environmental stimuli into electrical signals to perceive and quantify the environmental information, which show huge application prospects. The development of bionic robots and wearable devices towards intelligence has put high demands on the performance of tactile sensor arrays. Herein, the current state-of-the-art tactile sensor arrays over recent years have been summarized, from sensor array fabrication to advanced applications. The main preparation methods of patterned array including screen printing, 3D printing, laser microprocessing, and textile technology are discussed in detail. Strategies to optimize the signal crosstalk caused by flexible high-density sensor arrays are systematically introduced from the perspective of structure design and circuit design. Furthermore, advanced tactile sensors are not limited to a single pressure sensing function, and hence the development of multimodal detection for sensors has been discussed. In order to promote the adaptability in applications, stretchable and self-powered versatile integration scheme for advanced sensing are briefly described. Then, by means of machine learning and neural networks, it is possible to deeply explore the information embedded in the tactile acquisition signal with enriched application scenarios. Finally, the current challenges and the future perspectives for flexible tactile sensor arrays towards practical use are provided.     

基于穿戴型振动触觉数据腰带的方位提示实验研究

振动触觉数据腰带是将环境信息(主要是方位信息)按照一定规则转换为振动触觉刺激并作用于人腰部的装置.以穿戴型振动触觉数据腰带实验系统为基础,进行触觉提示定位实验,验证了触觉方位提示的有效性和准确性,并在此基础上提出有效的振动触觉编码方式.从人对触觉刺激的主观感知适应性角度,分析比较了有训练和无训练情况下使用者对触觉提示方向定位的准确性.结果表明,适应性训练有助于受试者快速熟悉触觉编码规则,提高辨识准确率.在改进振动触觉编码模式方面,由用单一电机振动表征方位信息,改变为用多个电机同时振动的动态编码方式表征方位信息.实验结果表明,采用动态编码方式的信息提示准确率总体高于单一振动编码,但在某些方向上,人的触觉提示辨识准确率有一定降低.因此今后的改进设计可以针对不同的方位采用混合编码.     

触觉的频率分辨机制研究

振动信号在触觉通信中常用来承载快速信息．深入研究触觉的频率分辨机制和能力，可以为设计触觉通信中的振动信号提供理论指导．对13名自愿者触觉的频率分辨精度和分辨速度进行了6个月的训练，并记录下不同阶段的分辨能力．结果表明：触觉根据周期差异来分辨不同振动信号，分辨功能在大脑皮层内完成；经过6个月训练后能够分辨开的振动信号间的最小周期差为1ms，能分辨的最高振动频率为250～322Hz，分辨时所需的振动信号最短保持时间为0．2s．