机器人人工嗅觉系统设计-东南大学学报.pdfVIP

第３４卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３４ Ｎｏ１ 　 ２００４年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２００４ 　　　　　　 机器人人工嗅觉系统设计 １ ２ 庄哲民　　黄惟一 １ （汕头大学电子工程系，汕头５１５０６３） ２ （东南大学仪器科学与工程系，南京２１００９６） 摘要：利用半导体气体传感器的交叉敏特性，将气体传感器阵列与神经网络相结合，构建了一个 用于临场感机器人的人工嗅觉系统，用于气体的定性识别．自组织神经网络（ＳＯＭ）将被测气体 的多维特征信息映射到一个二维平面上，从而实现了对被测气体的识别分类．实验结果表明半导 体阵列人工嗅觉系统可以提高气体传感器的选择性，用ＳＯＭ神经网络构建人工嗅觉识别模型是 完全可行的． 关键词：气体传感器阵列；自组织特征映射；神经网络；人工嗅觉 中图分类号：ＴＰ２１２　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００４）０１００２８０４ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｏｌｆａｃｔｏｒｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎａｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅｒｏｂｏｔ １ ２ ＺｈｕａｎｇＺｈｅｍｉｎ　　ＨｕａｎｇＷｅｉｙｉ １ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｔｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｔｏｕ５１５０６３，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｇａｓｓｅｎｓｏｒｓ，ａｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｏｌｆａｃｔｏｒｙｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄｏｎａｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅｒｏｂｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｍｂｉｎｇａｃｈｅｍｉｃａｌｇａｓｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙｗｉｔｈｓｅｌｆｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｍａｐ （ＳＯＭ）ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｃｈｅｍｉｃａｌｇａｓｅｓ．ＳＯＭｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ ｈａｖｅｔｈｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｈｙｐｅｒｓｐａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｐｕｔｇａｓｉｎｔｏａｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍａｐ，ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙｔｈｅｇａｓｃａｎｂｅｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｇａｓｓｅｎｓｏｒｓａｎｄｔｈｅＳＯＭ ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｆｏｒｇａｓ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｓｅｎｓｏｒａｒｒａｙ；ｓｅｌｆｏｒｇａｎｉｚｉｎｇｍａｐ；ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｏｌｆａｃｔｏｒｙｓｙｓｔｅｍ 　　近年来人工嗅觉技术在环境保护、化工、食品 检查、机器人等领域日益得到应用．与传统的化学 计量、色谱分析等方法相比，由半导体气敏传感器 阵列组成的人工嗅觉系统，利用阵列传感器的交叉 敏特性对被测气体形成的多维响应模式，借助模式 识别技术对气体进行分析，可以实现实时在线地对 各种气体进行识别与检测，且成本低廉，实时性高， 易于集成化、产品化．作者研制的嗅