自主认知机制及在机器人中的应用 - 中南大学学报.pdf

第 42 卷增刊 1  中南大学学报(自然科学版)  Vol.42  Suppl. 1  2011 年 9 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  Sep. 2011  自主认知机制及在机器人中的应用 蔡建羡，李立新，高琴  (防灾科技学院 防灾仪器系，河北 燕郊，065201)  摘要：在学习自动机理论的框架中，基于条件反射理论，建立一种具有自主认知机制的自主认知自动机。该自动 机是一个五元组，包括内部集合、取向核、认知核、自主认知单元和操作熵。从理论上证明 自主认知机制的收敛 性。采用设计的 自主认知 自动机作为机器人的数学抽象和形式化工具，描述机器人的自学习行为，应用于自平衡 机器人的运动控制。自主认知自动机的状态集合用于描述机器人的倾角和倾角速度，操作行为集合用于描述施加 到机器人左右轮电机上的控制信号。随着学习的进行，机器人逐渐掌握运动平衡技能。 关键词：条件反射；学习自动机；自主认知；运动控制 中图分类号：TP273  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2011)S1−0486−07  Bionicautonomous learning mechanism study and  applied on robot  CAI Jian­xian, LI Li­xin, GAO Qin  (Department of Disaster Prevention Instrument, Institute of Disaster Prevention, Yanjiao 065201, China)  Abstract:  Based  on  the  conditioned  reflex  theory  a  self­cognitive  automaton  which  has  autonomous  cognitive  mechanism is constructed under the learning automaton frame. The bionic self­learning automaton has a 5­tupe structure  and mainly contains inner sets, oriented core, cognitive core, autonomous cognitive unit and operant entropy. Theoretical  proof is made for the convergence of autonomous cognitive mechanism. And the designed self­cognitive automaton  which is used as the mathematical abstraction and formal tool of robot is used to describe the self­learning behavior of  robot and is applied to the motion control of self­balanced robot. The state sets of self­cognitive automaton are described  by tilt angle and tilt angle rate of robot, and the operant setsaredescribed by control signals of left motor and righ