CN108115728A - 一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法的技术领域，是属于，机器人、人工智能、计算机、声频处理、嗅觉传感器技术、触觉传感器、数学等技术领域，主要技术是通过嗅觉传感器、听觉传感器采集的数据和触觉传感器采集的数据，同时记录下来，然后通过计算处理，听到的声音和闻到的气味和接触到的感觉对应起来，并且通过运算要保存时，同时保存起来，把这个时间也同时保存起来，并且以这个时间为映射，这样当接收到已保存的气味，可以在数据库里找到，并通过记录的时间，同时找到对应的听觉和触觉，当听到这样的声音，就通过时间映射找到对应的气味和触觉，当接触到这样的感觉，也可以通过时间映射找到对应的听觉和气味。

Description

一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法

技术领域

一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法的技术领域，是属于，机器人、人工智能、计算机、声频处理、嗅觉传感器技术、触觉传感器、数学等技术领域，主要技术是通过嗅觉传感器、听觉传感器采集的数据和触觉传感器采集的数据，同时记录下来，然后通过计算处理，听到的声音和闻到的气味和接触到的感觉对应起来，并且通过运算要保存时，同时保存起来，把这个时间也同时保存起来，并且以这个时间为映射，这样当接收到已保存的气味，可以在数据库里找到，并通过记录的时间，同时找到对应的听觉和触觉，当听到这样的声音，就通过时间映射找到对应的气味和触觉，当接触到这样的感觉，也可以通过时间映射找到对应的听觉和气味。

背景技术

智能型机器人是最复杂的机器人，也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易，仅仅是让机器模拟人类的行走动作，科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”这个词。1939年 美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。1942年 美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。1948年 诺伯特·维纳出版《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。1954年 在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。1956年 美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。1962年 美国AMF公司生产出“VERSTRAN”（意思是万能搬运），与Unimation公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1964年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统。1965年 约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声呐系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。1968年 美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木，不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。 日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。 世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国Cincinnati Milacron公司的机器人T3。 美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。 英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。同年，他还预言：“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。 中国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言：到二十一世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。 丹麦乐高公司推出机器人（Mind-storms）套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。1999年日本索尼公司推出犬型机器人爱宝（AIBO），当即销售一空，从此娱乐机器人成为机器人迈进普通家庭的途径之一。2002年 美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。iRobot公司北京区授权代理商：北京微网智宏科技有限公司。2006年 6月，微软公司推出Microsoft Robotics Studio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔·盖茨预言，家用机器人很快将席卷全球。因此对于智能机器人重要的输入信息包括听觉、嗅觉和触觉，现在的技术没有把听觉、嗅觉和触觉很好的对应起来，因此有了本发明。

发明内容

由于人工智能和机器人的快速发展，在现有的技术上，人类利用听觉传感器和深度学习算法能很好的识别人类的声音，同时人类利用电子鼻能很好的区分各种气味，人类在触觉分辨能力上也超过人类，在单方面的技术都超过了人类的识别的能力，在人类的行为中，当人类听到狗叫声，就会想起它的气味，同时想起去摸狗狗的感觉，闻到狗的气味，就会想起狗，同时也能想起它的外形触摸的感觉，摸到狗的时候，也能想起是狗，同时想起狗的气味，现在的计算机技术还没有办法实现这种联想的作用，因此本发明正好是解决这种技术，实现这种相互映射的功能，本发明的重中之重是通过时间把它们联系起来，通过时间映射来实现。一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法，其特征是，机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法，由5部分构成，1是机械听觉处理部分，2是机械嗅觉处理部分，3是机械触觉处理部分，4是建立对应关系，5是以时间作为映射进行存储的方法，机械听觉处理部分主要是使用声音传感器接收信号，然后进行滤波和采样，再进行模数变化处理和储存，嗅觉处理的方法就是用电子鼻对空气中的气体进行识别，把这些信息转换成数据，然后让这些数据存储起来，触觉处理就是通过机械手上的传感器接触物质，然后识别物质的形状、温度、大小、轻重、软硬各种数据，建立触觉、嗅觉和听觉的对应关系，当电子耳朵听到外部传递过来的声音，就对这些声频进行处理，提取当前物质发出的声音，然后把这个声音经过处理进行保存，同时电子鼻也闻到这个物质发出的气味，同时也通过机械手上的传感器接触这个物质，这时就把各种数据保存到各自的空间里，这3者可以不分次序的进行，但要同时进行的，以时间作为映射进行存储方式，这是重中之重，让机械想起这是什么时候发生的事，以时间记忆作为3者的关联，具备唯一性和实时性，因此采用如下设计，当气味传感器收到信号，起先和存储的数据库里的数据进行匹配，如果匹配上了就知道是什么东西发出气味，如果匹配不上，通过气味的浓度梯度进行定位，通过定位，知道气味从哪个方向传来，同时通过声音传感器的排列，确定声源的位置，这时用机械手去感受物质的触觉特征，把这3者进行运算，然后确定是否要存储，如果需要存储这种现象，就去调来时间计时器的时间，同时把听觉处理后的声频特征和气味处理后的数据，和触觉处理后的数据分别存储起来，储存在为它们各自设立的空间里，通过时间把它们对应起来，这样以后如果电子鼻闻到了气味，就把这气味的数据和数据库里存储的数据进行比较，如果找到这样的数据，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和感觉，同理如果听到物质发出的声音，就会和储存的数据匹配，如果匹配上了，就会调出当初记忆的时间，通过记忆的时间，对时间进行搜索找到对应的气味和感觉，如果机械手接触物质，把产生的数据和储存的数据进行匹配，如果匹配上了，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和气味，这样可以相互对应，并且可以知道这是什么时候发生的。

附图说明

图1是一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法原理图，a-1代表的是气味数据库，a-2代表的是听觉数据库，a-3代表触觉数据库，b-1代表的是气味和听觉的对应关系， b-2代表的是听觉和触觉的对应关系，b-3代表的是气味和触觉的对应关系，c-1代表的是气味数据库的时间部分，c-2代表的是气味数据库的数据部分，d-1代表的是听觉的时间部分，d-2代表是听觉的数据部分，e-1代表的是触觉的时间部分，e-2代表的是触觉的数据部分，下面的圆圈代表很多很多的意思。

实施方案

当一个机器人启动以后，系统进入工作状态，它的机械触觉、机械视觉和听觉也进入正常状态，这时机器人的机械手会和外部物质接触，不停传入触觉信息，听觉系统不停的接收外部的声音，电子鼻不停的接收外部的气味，机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法，由5部分构成，1是机械听觉处理部分，2是机械嗅觉处理部分，3是机械触觉处理部分，4是建立对应关系，5是以时间作为映射进行存储的方法，机械听觉处理部分主要是使用声音传感器接收信号，然后进行滤波和采样，再进行模数变化处理和储存，嗅觉处理的方法就是用电子鼻对空气中的气体进行识别，把这些信息转换成数据，然后让这些数据存储起来，触觉处理就是通过机械手上的传感器接触物质，然后识别物质的形状、温度、大小、轻重、软硬各种数据，建立触觉、嗅觉和听觉的对应关系，当电子耳朵听到外部传递过来的声音，就对这些声频进行处理，提取当前物质发出的声音，然后把这个声音经过处理进行保存，同时电子鼻也闻到这个物质发出的气味，同时也通过机械手上的传感器接触这个物质，这时就把各种数据保存到各自的空间里，这3者可以不分次序的进行，但要同时进行的，以时间作为映射进行存储方式，这是重中之重，让机械想起这是什么时候发生的事，以时间记忆作为3者的关联，具备唯一性和实时性，因此采用如下设计，当气味传感器收到信号，起先和存储的数据库里的数据进行匹配，如果匹配上了就知道是什么东西发出气味，如果匹配不上，通过气味的浓度梯度进行定位，通过定位，知道气味从哪个方向传来，同时通过声音传感器的排列，确定声源的位置，这时用机械手去感受物质的触觉特征，把这3者进行运算，然后确定是否要存储，如果需要存储这种现象，就去调来时间计时器的时间，同时把听觉处理后的声频特征和气味处理后的数据，和触觉处理后的数据分别存储起来，储存在为它们各自设立的空间里，通过时间把它们对应起来，这样以后如果电子鼻闻到了气味，就把这气味的数据和数据库里存储的数据进行比较，如果找到这样的数据，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和感觉，同理如果听到物质发出的声音，就会和储存的数据匹配，如果匹配上了，就会调出当初记忆的时间，通过记忆的时间，对时间进行搜索找到对应的气味和感觉，如果机械手接触物质，把产生的数据和储存的数据进行匹配，如果匹配上了，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和气味，这样可以相互对应，并且可以知道这是什么时候发生的。如附图所示，当需要存储时，根据时间，同时存储起来，例如在2013年01月01号，12点12分，电子鼻闻到狗的气味，就把2013年01月01号，12点12分和狗的气味数据一起存储在一起，同时把2013年01月01号，12点12分和狗的听觉数据存储在一起，并且这时去摸狗，会产生触觉信息，那么就把2013年01月01号，12点12分这个时间和这个触觉数据同时存储起来，然后建立算法，建立对应关系，如果传过来狗的气味和数据库的数据匹配上，就显示这个气味，同时通过2013年01月01号，12点12分去搜索听觉数据的存储空间的时间部分，这样找到匹配的时间，然后就把狗显示出来，同时用2013年01月01号，12点12这个时间去触觉数据库搜索数据，就能找到狗的触觉信息，同样的道理，如果听到狗的叫声，就可以到听觉数据库查找狗听觉数据特征，把狗的听觉数据特征显示出来，同时用时间2013年01月01号，12点12分到气味数据库进行搜寻，找到气味的数据，然后显示出来，同时用2013年01月01号，12点12这个时间去触觉数据库搜索数据，就能找到狗的触觉信息，同理如果触摸到狗，得到狗的触觉信息，搜索触觉数据库，找到狗的触觉信息，用对应的2013年01月01号，12点12这个时间，找到狗的听觉数据特征和狗的气味，这样就可以按照时间对应映射关系来实现，并且知道是什么时候发生的。

Claims (1)

1.一种机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法，其特征是，机械听觉触觉嗅觉以时间相互映射的设计方法，由5部分构成，1是机械听觉处理部分，2是机械嗅觉处理部分，3是机械触觉处理部分，4是建立对应关系，5是以时间作为映射进行存储的方法，机械听觉处理部分主要是使用声音传感器接收信号，然后进行滤波和采样，再进行模数变化处理和储存，嗅觉处理的方法就是用电子鼻对空气中的气体进行识别，把这些信息转换成数据，然后让这些数据存储起来，触觉处理就是通过机械手上的传感器接触物质，然后识别物质的形状、温度、大小、轻重、软硬各种数据，建立触觉、嗅觉和听觉的对应关系，当电子耳朵听到外部传递过来的声音，就对这些声频进行处理，提取当前物质发出的声音，然后把这个声音经过处理进行保存，同时电子鼻也闻到这个物质发出的气味，同时也通过机械手上的传感器接触这个物质，这时就把各种数据保存到各自的空间里，这3者可以不分次序的进行，但要同时进行的，以时间作为映射进行存储方式，这是重中之重，让机械想起这是什么时候发生的事，以时间记忆作为3者的关联，具备唯一性和实时性，因此采用如下设计，当气味传感器收到信号，起先和存储的数据库里的数据进行匹配，如果匹配上了就知道是什么东西发出气味，如果匹配不上，通过气味的浓度梯度进行定位，通过定位，知道气味从哪个方向传来，同时通过声音传感器的排列，确定声源的位置，这时用机械手去感受物质的触觉特征，把这3者进行运算，然后确定是否要存储，如果需要存储这种现象，就去调来时间计时器的时间，同时把听觉处理后的声频特征和气味处理后的数据，和触觉处理后的数据分别存储起来，储存在为它们各自设立的空间里，通过时间把它们对应起来，这样以后如果电子鼻闻到了气味，就把这气味的数据和数据库里存储的数据进行比较，如果找到这样的数据，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和感觉，同理如果听到物质发出的声音，就会和储存的数据匹配，如果匹配上了，就会调出当初记忆的时间，通过记忆的时间，对时间进行搜索找到对应的气味和感觉，如果机械手接触物质，把产生的数据和储存的数据进行匹配，如果匹配上了，就调出当初记忆的时间，然后根据这个时间去寻找对应的声音和气味，这样可以相互对应，并且可以知道这是什么时候发生的。