人工肺-嗅觉系统集成与混合气体识别方法

发布时间：2020-06-21 16:01

【摘要】：针对仿人机器人的嗅觉及多种混合气体识别问题,提出一种人工肺-嗅觉系统(HALOS-I)及基于主动呼吸的气体识别方法.该系统硬件主要集成了微型真空泵、酒精/硫化氢/氨气/烟雾/甲烷5种气体传感器、单片机以及信号采集与处理电路;分别用K-均值聚类分析法、遗传算法结合神经网络(GA+BP)、三级级联神经网络(GA+3BP)进行了5种单一气体及4种混合气体的识别实验,结果表明:GA+BP算法仅对5种单一气体识别率达到90%以上,加入混合气体后识别率较低;GA+3BP算法除对硫化氢和烟雾的混合气体识别率为70%以外,对其余8种气体识别率均在90%以上,表明GA与多级级联BP神经网络相结合方法对多种单一及混合气体具有较高的识别率.
【图文】：

⑿驼婵毡谩⑿?觉传感器集成体系统、电源和“呼吸道”导气管组成．其中真空泵为VM6005型真空泵，实现嗅觉系统的抽排气，抽气速率为5L/min;嗅觉传感器集成体系统集成有酒精/硫化氢/氨气/烟雾/甲烷5种分立嗅觉传感器和单片机及多路A/D转换器、电压转换模块等器件，选择日本费加罗公司TGS系列5种传感器TGS822、TGS825、TGS826、TGS2600、TGS2611分别作为酒精、硫化氢、氨气、烟雾、甲烷传感器．但这些传感器对不同气体存在交叉响应，即对每种气体都有响应甚至于相近难以区分，集成在一起时给准确识别对应气体带来难度．图1为设计的人工肺－嗅觉系统实物图，依靠真空泵主动呼吸，仿人头像机器人从鼻孔处实现对象气体的吸入，使其进入嗅觉传感器集成体系统的进气口1，流经内部的传感器检测部后由2口流出至真空泵进气口3，最后由4口排出．嗅觉传感器集成体系统结构如图2所示，包括安装在电路板上的5种嗅觉传感器、集气容腔壳体、两块电路板及端盖;其内部的单片机通过ＲS232串口实现与上位机(仿人机器人主控计算机)通信．真空泵所需电源电压为12V，传感器集成体系统所需电源电压为5V．图3所示为嗅觉系统部件实物图．图1用于仿人头像机器人的人工肺－嗅觉系统实物图Fig．1Artificiallung-olfactorysensesystemforhumanoidportraitrobot!"#$%&!!"#$%!*)(’&!’()*+,&-./0123456+,-*&""2786+,-$*’.;<=/+,-*&!!29:6>?@A@’()*++,-$*&2B&6+,-$**2CD6.0/EFGHIJ.1/KLMNOPQ.RSTUV/!"!1—主外壳;2—电路板;3—O型圈;4—紧定螺钉;5—端盖;6—通孔螺钉;7—密封塞;8—硅胶管;9—螺母;10—螺钉图2嗅觉系统装配体结构图Fig．2Assemblyoftheolfactorysensesystem!!"#$%&’()*!""#$+,-./01234567图3嗅觉传感器集成体实

本文编号：2724297