多源信息融合的物聯(lián)網(wǎng)圖書館機(jī)器人機(jī)械手定位研究(文件)
【正文】 師，北京理工大學(xué)控制科學(xué)與工程專業(yè)博士研究生，主要研究方向?yàn)閳D像處理與模式識(shí)別、智能機(jī)器人Email：zdhtmingfang通信作者:方建軍，男，北京聯(lián)合大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院教授，博士，主要研究方向?yàn)闄C(jī)器視覺、智能機(jī)器人Email：fangjj1947第三作者:王軍政，男，北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院教授，博士，主要研究方向?yàn)檐娪脵C(jī)器人、圖像分析與模式識(shí)別Email：wangjunzheng7 / 7。參考文獻(xiàn)[1] Jackrit Suthakom, “A Robotic Library System for an OffSite Shelving Facility”, Proceedings of the 2002 IEEE International Conference on Robotics 8 Automation Washington. DC May 2002[2] Kho Hao Yuan, Ang Chip Hong, Marcel Ang, Goi SiPeng，” UnManned Library: An Intelligent Robotic Books Retrieval amp。實(shí)踐證明，單純依賴機(jī)器視覺或RFID射頻識(shí)別技術(shù)，都不能使圖書館機(jī)器人機(jī)械手實(shí)現(xiàn)精確定位。采用并行分布式融合檢測架構(gòu)，如圖6所示：區(qū)間書脊對(duì)象s2s1CCD傳感器RFID射頻信號(hào) u1u2機(jī)械手控制器（融合中心）u0機(jī)械手圖6 兩類傳感器融合定位機(jī)械手圖5中s1 、s2分別為RFID讀寫器讀取的、CCD傳感器檢測到的目標(biāo)圖書在書架某區(qū)間內(nèi)的相對(duì)位置序號(hào)，uu2分別為兩類傳感器向機(jī)械手控制器發(fā)出的決策值，機(jī)械手控制器作為融合中心利用最優(yōu)融合準(zhǔn)則做出最終決策u0，即是否將確定的橫向攝像機(jī)坐標(biāo)Yc輸出給機(jī)械手。4 多源信息融合精確定位依據(jù)分區(qū)定位中的方法可進(jìn)一步縮小機(jī)械手的定位范圍，但仍不能精確確定出機(jī)械手抓取圖書時(shí)的攝像機(jī)橫向坐標(biāo)。首先將目標(biāo)圖書所在的書架某層劃分成N（N為自然數(shù)）個(gè)視覺區(qū)間，一個(gè)視覺區(qū)間對(duì)應(yīng)著攝像機(jī)一次所能拍攝到的最大有效圖像范圍，N需根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)情況通過實(shí)驗(yàn)確定，一層書架的視覺區(qū)間序列表示為1/N，2/N，…，1。對(duì)目標(biāo)圖書上的一點(diǎn)B，若已知其（XwB，YwB，ZwB），就可求出其圖像坐標(biāo)（uB，vB）。f，s39。各坐標(biāo)系間的關(guān)系如圖4所示：成像平面坐標(biāo)系uYCZw目標(biāo)圖書O0智能書架攝像機(jī)坐標(biāo)系. B(XwB，YwB，ZwB)焦距fxXCO1B(xB，yB)B(XcB，YcB，ZcB)YwOwyOXw世界坐標(biāo)系圖像坐標(biāo)系vZC圖4 目標(biāo)圖書模糊定位時(shí)坐標(biāo)系關(guān)系“模糊位置空間”的含義是：根據(jù)讀取的世界坐標(biāo)系中“書架層號(hào)”和“書架總層數(shù)”信息，機(jī)械手可被引導(dǎo)到達(dá)Zw向的確定位置；根據(jù)讀取的世界坐標(biāo)系中“書架層內(nèi)絕對(duì)位置號(hào)”和“層內(nèi)書總數(shù)”，機(jī)械手并不能被引導(dǎo)到達(dá)確定的Xw向位置，這是由于每本書的厚度是一個(gè)隨機(jī)變量，無法準(zhǔn)確計(jì)算出目標(biāo)圖書的位置，因此本文提出一種模糊計(jì)算方法，設(shè)：P = 書架層內(nèi)絕對(duì)位置號(hào)層內(nèi)書總數(shù)根據(jù)讀取到的射頻信息計(jì)算出P，即大致計(jì)算出一個(gè)Xw向世界坐標(biāo)，此坐標(biāo)反映了目標(biāo)圖書所在的位置區(qū)間，是一個(gè)固定數(shù)值。2 機(jī)械手的模糊定位視覺識(shí)別系統(tǒng)是圖書館機(jī)器人的重要子系統(tǒng)，其性能
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