本文關(guān)鍵詞：機(jī)器人仿生雙眼運(yùn)動(dòng)控制模型研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：眼睛作為人類(lèi)感知和獲取外界信息的重要器官,在人類(lèi)生存進(jìn)程當(dāng)中具有舉足輕重的作用。機(jī)器視覺(jué)的出現(xiàn)使得機(jī)器智能設(shè)備能夠具有與生物相似的視覺(jué)能力。在此基礎(chǔ)上,如何使機(jī)器人的雙眼能夠與人眼一樣具有靈活運(yùn)動(dòng)、準(zhǔn)確定位視覺(jué)目標(biāo)以及快速變化視覺(jué)運(yùn)動(dòng)模式成為了人們研究的熱點(diǎn)。而人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)全面的功能特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)機(jī)理給了我們很好的啟發(fā)。本文從神經(jīng)生理學(xué)和解剖學(xué)的角度分析了人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性以及分析了不同運(yùn)動(dòng)模式的神經(jīng)通路,重點(diǎn)進(jìn)行仿生眼運(yùn)動(dòng)控制算法研究實(shí)現(xiàn)。首先,簡(jiǎn)單介紹了關(guān)于機(jī)器人仿生眼研究的背景及意義,對(duì)近年來(lái)相關(guān)的研究成果進(jìn)行回顧和分析,指出了現(xiàn)有研究存在的問(wèn)題并對(duì)本文主要的研究情況進(jìn)行了闡述。分析了人類(lèi)眼球解剖結(jié)構(gòu)和視覺(jué)形成的傳導(dǎo)通路,從神經(jīng)生理學(xué)層面獲取靈感對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)的各種模式的特點(diǎn)和形式進(jìn)行了總結(jié),分析了相關(guān)運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)機(jī)制及信號(hào)傳遞通路,討論了仿生眼運(yùn)動(dòng)控制與視覺(jué)感知的關(guān)系。本文以眼球各運(yùn)動(dòng)模式的神經(jīng)生理學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),分析各神經(jīng)模塊間的作用關(guān)系,提煉各模塊的數(shù)學(xué)表達(dá)以進(jìn)行工程模擬。搭建掃視運(yùn)動(dòng)模型,通過(guò)仿真分析各個(gè)模塊的作用效果,并與生理學(xué)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證;考慮注視點(diǎn)水平方向轉(zhuǎn)移過(guò)程中可能存在視覺(jué)深度位置變化的情況,從而建立掃視運(yùn)動(dòng)與異向運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合運(yùn)動(dòng)控制模型;考慮眼球平滑追蹤運(yùn)動(dòng)具有精確注視的特性,建立自適應(yīng)平滑追蹤控制模型,將視網(wǎng)膜滑動(dòng)誤差約束在一定范圍之內(nèi),提高了跟蹤的精確性,能夠?qū)蛩�、勻加速和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤,解決了現(xiàn)有平滑追蹤控制算法僅能對(duì)周期性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤的問(wèn)題;在現(xiàn)有頭眼協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),考慮反射性眼球運(yùn)動(dòng)在其中的作用,同時(shí)獲取頭部位置信息與頭部速度信息使其易于工程實(shí)現(xiàn)。
[Abstract]:The eye is an important organ for human to perceive and obtain external information. Machine vision plays an important role in the process of human survival. The appearance of machine vision enables the machine intelligent equipment to have visual ability similar to that of biology. On this basis. How to make the robot's eyes as flexible as the human eyes. Accurate location of visual target and rapid change of visual movement mode have become the focus of research, and the comprehensive functional characteristics and motion mechanism of human visual system have given us good inspiration. From the perspective of anatomy, the structural characteristics of human visual system and the neural pathways of different motion patterns are analyzed. Focus on the implementation of bionic eye motion control algorithm. Firstly, the background and significance of the robot bionic eye research are briefly introduced, and the related research results in recent years are reviewed and analyzed. This paper points out the problems existing in the present research and expounds the main research situation in this paper. The anatomical structure of human eyeball and the conduction pathway of visual formation are analyzed. The characteristics and forms of various patterns of eye movement were summarized from the aspect of neurophysiology, and the neural mechanism and signal transduction pathway of related movements were analyzed. This paper discusses the relationship between bionic eye motion control and visual perception. Based on the neurophysiological structure of each movement pattern of the eyeball, this paper analyzes the relationship between the neural modules. Abstract the mathematical expression of each module to carry on the engineering simulation, build the scanning motion model, analyze the function effect of each module through the simulation, and compare with the physiological result to verify; Considering that the position of visual depth may change in the horizontal direction of fixation point, a composite motion control model is established. Considering that the eye smooth tracking has the characteristics of accurate gaze, an adaptive smoothing tracking control model is established, which restricts the retinal sliding error within a certain range, improves the accuracy of tracking, and can achieve uniform speed. The target with uniform acceleration and random motion is tracked accurately, which solves the problem that the existing smoothing tracking control algorithm can only track the periodic motion accurately. Based on the existing head-eye coordinated motion control model, the role of reflex eye movement is considered, and the head position information and head velocity information are obtained so that it is easy to be realized in engineering.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1413379