基于Petri网的移动机器人脑机协同控制方法和系统与流程

文档序号:20263089发布日期:2020-04-03 18:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于petri网的移动机器人脑机协同控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,采集脑机接口系统中原始脑电信号,进行预处理、特征提取和两级分类后,至少得到空闲、向左和向右三类脑电识别结果,分别控制移动机器人直行、左转和右转;

步骤2,搭建至少具备直行、左转、右转、左避障、右避障、自动避障和循环控制机器人启停功能的移动机器人系统;

步骤3,结合脑机接口系统和移动机器人系统,制定共享控制策略;

步骤4,根据共享控制策略建立petri网模型,并与脑机接口系统和移动机器人系统构成脑控机器人系统;

步骤5,利用petri网模型的可达图分析法分析脑控机器人系统的控制策略;

步骤6,利用petri网模型的演化决策功能实现脑机协同控制。

2.如权利要求1所述的一种基于petri网的移动机器人脑机协同控制方法,其特征在于,所述共享控制策略具体包括:

(1)当移动机器人系统检测为无障且脑电信号的一级分类为空闲时,移动机器人系统执行直行动作;

(2)当移动机器人系统障碍检测为无障,且脑电信号的一级分类为非空闲时,若脑电信号的二级分类为向左,移动机器人系统执行左转动作;若脑电信号的二级分类为向右,移动机器人系统执行右转动作;

(3)当移动机器人系统障碍检测为有障,且脑电信号的一级分类为非空闲时,若脑电信号二级分类为向左,移动机器人系统执行左避障动作;若脑电信号的二级分类为向右,移动机器人系统执行右避障动作;

(4)当移动机器人系统障碍检测为有障,脑电信号的一级分类为空闲,移动机器人系统执行自动避障动作;

(5)为防止机器人过度偏离路线,通过一个定时器模块实现对移动机器人系统运行3秒停止2秒的循环控制;定时器模块的共享控制策略为:定时器1的计时周期为3秒,在定时器1计时期间,移动机器人系统执行直行、左转和右转的动作,定时器1计时满3秒后由定时器2开始计时,移动机器人系统进入停止状态,定时器2计时满2秒后进入定时器2清零状态,然后回到定时器1计时状态;在定时器1计时期间一旦检测到障碍物,则定时器1立即清零,移动机器人系统转为避障状态,避障动作执行完成以后定时器1重新开始计时。

3.如权利要求1所述的一种基于petri网的移动机器人脑机协同控制方法,其特征在于,步骤4中,根据共享控制策略建立petri网模型,具体为:先根据每一条共享控制策略所实现的功能和控制规则建立对应的petri网子网,将各个功能的petri网子网合成为脑控机器人系统的petri网全局网即构成petri网模型。

4.如权利要求1所述的一种基于petri网的移动机器人脑机协同控制方法,其特征在于,步骤5中,对所述petri网模型采用可达图分析法进行分析,从而判断所建立的脑控机器人系统是否存在死锁现象,以及分析脑控机器人系统的控制策略和规则等是否存在逻辑上的错误。

5.如权利要求1所述的一种基于petri网的移动机器人脑机协同控制方法,其特征在于,步骤6中,根据petri网模型的演化算法设计脑控机器人系统的演化决策程序模块,使脑机接口系统、petri网决策系统和移动机器人系统实现实时协同工作,最终实现脑机协同控制。

6.一种基于petri网的脑控机器人系统,其特征在于包括:

脑机接口系统,用于采集和识别脑电信号;

移动机器人系统,至少具备空闲、向左、向右、左避障、右避障、自动避障和循环控制机器人启停的功能;

petri网模型,根据脑机接口系统和移动机器人系统制定的共享控制策略建立,采用可达图分析法分析脑控机器人系统的控制策略,采用演化决策功能实现脑机协同控制。

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