神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境感知中的應(yīng) 用
對環(huán)境 的感 知 ，環(huán)境模型 妁表示 是非常重要 的。未 知
環(huán)境中的障礙物的幾何形狀是不確定的，常用的表示方浩是
槽格法。如果用冊格法表示范圍較大的工作環(huán)境，在滿足
精度要求 的情況下，必定要占用大量的內(nèi)存，并且采用柵
格法進(jìn)行路徑規(guī)劃，其計(jì)算量是相當(dāng)大的。Kohon~n自組織
神經(jīng)瞬絡(luò)為機(jī)器人對未知環(huán)境的蒜知提供了一條途徑。
Kohone~沖經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一十自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其學(xué)習(xí)的結(jié)
果能體現(xiàn)出輸入樣本的分布情況，從而對輸入樣本實(shí)現(xiàn)數(shù)
據(jù)壓縮 。基于 網(wǎng)絡(luò) 的這些特 性，可采 用K0h0n曲 神經(jīng)元 的
權(quán)向量來表示 自由空間，其方法是在 自由空間中隨機(jī)地選
取坐標(biāo)點(diǎn)xltl【可由傳感器獲得】作為網(wǎng)絡(luò)輸入，神經(jīng)嘲絡(luò)通
過對大量的輸八樣本的學(xué)習(xí)，其神經(jīng)元就會(huì)體現(xiàn)出一定的
分布形 式 學(xué)習(xí)過程如下：開 始時(shí)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值隨機(jī)地賦值 ，
其后接下式進(jìn)行學(xué) 習(xí)：
， 、 Jm(，)+叫f)f，)一珥ff)) ∈N，(f)
(，) VfeN．(f1
其 中M(f1：神經(jīng)元 1在t時(shí)刻對 應(yīng)的權(quán)值 ；a(∽ 謂整系 數(shù) ；
(『l網(wǎng)絡(luò)的輸八矢量；Ⅳ()：學(xué)習(xí)的 I域。每個(gè)神經(jīng)元能最
大限度 地表示一 定 的自由空間 。神經(jīng) 元權(quán) 向量的最 小生成
樹可以表示出自由空問的基本框架。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的鄰域 (，)
可 以動(dòng) 態(tài)地 定義 成矩形 、多邊 形 。神經(jīng) 元數(shù)量 的選取取 決
于環(huán)境 的復(fù)雜度 ，如果神 經(jīng)元 的數(shù)量 太少 ．它們就 不能 覆
蓋整十空間，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)穿過障礙物區(qū)域 如果節(jié)點(diǎn)
妁數(shù)量太大 ．節(jié)點(diǎn)就會(huì)表示更多的區(qū)域，也就得不到距障
礙物的最大距離。在這種情況下，節(jié)點(diǎn)是對整個(gè) 自由空間
的學(xué) 習(xí)，而不是 學(xué)習(xí)最 小框架空 間 。節(jié) 點(diǎn)的數(shù) 量可 以動(dòng)態(tài)
地定義，在每個(gè)學(xué)習(xí)階段的結(jié)柬．機(jī)器人會(huì)檢查所有的路
徑．如檢鍘刊路徑上有障礙物 ，就意味著沒有足夠的節(jié)點(diǎn)
來 覆蓋整 十 自由窯 間，需要增加 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來 重新學(xué) 習(xí) 所
138一
以為了收斂于最小框架表示 ，應(yīng)該采用較少的網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)升
始學(xué)習(xí)，逐步增加其數(shù)量。這種方法比較適臺對擁擠的'E{=
境的學(xué)習(xí)，自由空間教小，就可用線段表示；若自由空問
較大，就需要由二維結(jié)構(gòu)表示 。
采用Kohonen~沖經(jīng)阿絡(luò)表示環(huán)境是一個(gè)新的方法。由
于網(wǎng)絡(luò)的并行結(jié)構(gòu)，可在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的計(jì)算。并
且不需要了解障礙物的過細(xì)信息．如形狀、位置等 通過
學(xué)習(xí)可用樹結(jié)構(gòu)表示自由空問的基本框架，起、終點(diǎn)問路
徑 可利用樹的遍 歷技術(shù)報(bào)容易地被找到
在機(jī)器人對環(huán)境的感知的過程中，可采用人】：神經(jīng)嘲
絡(luò)技術(shù)對 多傳 感器的信息進(jìn) 行融臺 。由于單個(gè)傳感器僅能
提 供部分不 完全 的環(huán)境信息 ，因此只有秉 甩 多種傳感器 才
能提高機(jī)器凡的感知能力。
2 神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)在局部路徑規(guī)射中的應(yīng) 用
局部路徑 規(guī)刪足稱動(dòng)吝避碰 規(guī)劃 ，足以全局規(guī)荊為指
導(dǎo) 利用在線得到的局部環(huán)境信息，在盡可能短的時(shí)問內(nèi)
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神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
智能機(jī)器人
導(dǎo)航
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2022-02-12
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