第五章信息与控制仿生.ppt

* 蛇 田鼠 热血动物身体 向外散热 蛇通过感受器 探测到热源 5.3 控制仿生 实例分析1 * “热眼”---响尾蛇的热感受器，位于颊窝处。 颊窝 长在蛇的眼睛和鼻孔之间 一粒米大小 呈喇叭形，喇叭口斜向前 被一片薄膜分成内外两个部分 里面的温度与环境温度一样 外面部分是一个热收集器 5.3 控制仿生 实例分析1 * 颊窝通过神经纤维感觉到热，通过特殊的路由和处理中心，将控制信息传导到中脑的眼兴奋视域； 来自颊窝器官的三叉神经的信息通过被称为LTTD的中心，经过LTTD中心的作用，一个视觉的和热红外的空间合成图像被送入中脑的眼神经视域。 5.3 控制仿生 实例分析1 * 响尾蛇的这一识别过程分三个阶段： 第一阶段--模式识别分析，即视觉图像的处理。 使用类似连续评价的自组织修正特征图算法 一个图像中每一个像元被处理成三维向量输入 由一个无监督的集群分析处理后进入彩色子集 由一个简单的空间滤波器RC确保空间图像对准 5.3 控制仿生 实例分析1 * 第二阶段--信息融合 中脑的眼兴奋视域有6种滤波器 模仿成6个独立的层状的视感控制器 由双峰神经细胞构成的视感控制器有综合视感的能力 将热红外感觉送入到受扰蛇眼睛后面的颊窝 第三阶段—在蛇的前脑形成模式识别能力。 再一次使用类似连续评价的自组织修正特征图算法模型 5.3 控制仿生 实例分析1 * 红外制导“响尾蛇导弹” 红外敏感元件：硫化铅 接收喷气式飞机机尾喷管发出的红外辐射流，引导导弹进行攻击 5.3 控制仿生 实例分析1 2.动物与觅踪武器 * 红外线遥控器 由电子调制器、红外线发射管和电池构成 红外线发射管：发射出一定波长的红外线光束 调制器：把控制开关的低频信号“载”在红外线上 遥控接收器：感知红外线，达到遥控目的 5.3 控制仿生 实例分析1 * 蝙蝠为什么能够在黑暗中自如地飞行呢？ 5.3 控制仿生 实例分析2 * 飞行中的蝙蝠 超声波 声音反射波 蛾 快速有力地收缩咽喉肌， 从而产生超声波 频率在2万Hz以上 超出人类听觉范围之外 以发出点为延长线，形成一个圆锥体 遇到物体以声波的形式返回 5.3 控制仿生 实例分析2 3.Bats Special Radar Design * 脑 参考波刺激 接受器 载有信息 的超声波 发出的 超声波 耳朵接收回声 内耳与大脑将回声频率转成信号 探测到运动物体的距离方向和运动速率 判断大小形状和结构 建立周围环境的“声音图像” 5.3 控制仿生 实例分析2 * 模仿蝙蝠按照目标情况随时调整脉冲参数和调整方向的探测方法 提高雷达的灵敏度和抗扰能力 Tip：蝙蝠“回声定位”在1938年被发现。雷达早已发明出来，人们发现两者原理相像，所以习惯上称其原理来自蝙蝠 “回声定位”。 5.3 控制仿生 实例分析2 4.Introduction to Radar * 盲人电子避障仪 由电子信号发声器、变频器、电子处理器等构件组成 模拟蝙蝠避障的机能，利用超声波反射原理 通过变频器将反射回来的超声波信号转换成机械振动或声音 给盲人发送避障信号 5.3 控制仿生 实例分析2 * 罗尔夫-米勒教授和庄桥博士 模仿蝙蝠回声定位分类机制 减少天线的数量 降低成本 更能适应周围环境 山东大学 ---美国《物理评论快报》 新的感应科技 5.3 控制仿生 实例分析2 * 5.1 概述 5.2 信息仿生 5.3 控制仿生 5.4 仿生机器人 5.5 结语 5 信息与控制仿生 * 仿生机器人(其他动物等)： 是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。 是对信息仿生和控制仿生综合运用的典范。 5.4 仿生机器人 * 特点 仿人或其它生物； 机构复杂，多为冗余自由度或超冗余自由度。 驱动方式不同于常规的关节型机器人，通常采用绳索、人造肌肉或形状记忆合金等驱动。 5.4 仿生机器人 * 从控制逻辑和信息处理的角度，可把生命实现各种技巧与能力的控制方式分为四种： （1）本能式行为控制---生命生来就有的由大脑皮层以下的神经中枢参与即可完成的一种比较低级的神经活动； 5.4 仿生机器人 生物体控制逻辑与信息处理 （2）反射式行为控制---生物出生以后在非条件反射的基础上，在大脑皮层的参与下经过一定的过程积累对直接的物理信号所形成的一种高级的神经活动； * （3）慎思式行为控制---具有语言中枢的高级生命体对由具体信号抽象而来的语言、文字所产生的反应，这种反应多发生在具有社会属性的高级生命体和智能体之间； 5.4 仿生机器人 （4）社会式行为控制方式---以抽象的语言文字为信息载体和传递介质，以多生命体或智能体间的社会机制为协调、制约和竞争的控制策略。 * 机器人仿生式体系结构图 5.4 仿生机器人 * （1）感