多源信息融合的物聯(lián)網(wǎng)圖書(shū)館機(jī)器人機(jī)械手定位研究(完整版)
【正文】 on DC, USA August 2326, 2008[4] 汪焰恩， 魏生民，王碧輝，無(wú)線傳輸?shù)囊曈X(jué)引導(dǎo)式AGV系統(tǒng)[J]，西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010,目前一種比較先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)圖書(shū)館方案是：為每一本書(shū)配備一個(gè)圖書(shū)存儲(chǔ)盒，每個(gè)盒上安裝一個(gè)RFID標(biāo)簽，機(jī)器人的機(jī)械手上裝有RFID讀寫(xiě)設(shè)備，存儲(chǔ)盒與書(shū)架（裝有多個(gè)RFID讀寫(xiě)設(shè)備）引導(dǎo)機(jī)器人定位，配合機(jī)器人完成圖書(shū)識(shí)別。這可以通過(guò)讀取到的 “書(shū)架層內(nèi)區(qū)間相對(duì)位置號(hào)”信息與當(dāng)前圖像信息相融合實(shí)現(xiàn)。但到目前為止，XwB不能精確確定。存在如下映射關(guān)系： （XcB，YcB，ZcB，1）T = Rt0T1（XwB，YwB，ZwB，1）T （式1）式1中，R為33正交單位矩陣；t為三維平移列矢量；0 = （0，0，0）T。 無(wú)人圖書(shū)館自動(dòng)化流程剖析在圖書(shū)館機(jī)器人的核心作用下，無(wú)人圖書(shū)館中主要存在著以下3個(gè)自動(dòng)化流程：（1） 自助借書(shū)流程讀者有借書(shū)需求時(shí)，將此需求輸入到圖書(shū)管理信息系統(tǒng)，由此引發(fā)圖2所示信息流發(fā)生：圖書(shū)管理信息系統(tǒng)引導(dǎo)運(yùn)用視覺(jué)取書(shū)書(shū)機(jī)器人書(shū)架借書(shū)指令機(jī)器人搬運(yùn)讀者圖2 自助借書(shū)流程（2） 自助還書(shū)流程與自助借書(shū)流程相逆。1 圖書(shū)館物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 以機(jī)器人為核心的系統(tǒng)本文將物聯(lián)網(wǎng)無(wú)人圖書(shū)館看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由以下實(shí)體元素組成：圖書(shū)管理信息系統(tǒng)、書(shū)架、書(shū)、機(jī)器人。提出了一種圖書(shū)館機(jī)器人機(jī)械手模糊定位、分區(qū)定位、精確定位逐步組合的 “三步定位法”，將復(fù)雜的圖書(shū)抓取定位問(wèn)題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)圖書(shū)上某點(diǎn)世界坐標(biāo)的求解問(wèn)題。同年，新加坡的Kho Hao Yuan等人研究了基于RFID技術(shù)的無(wú)人圖書(shū)館系統(tǒng)[2]。 “書(shū)架層內(nèi)區(qū)間相對(duì)位置號(hào)”是為與視覺(jué)識(shí)別相結(jié)合特意設(shè)置的。反射回的微波合成信號(hào)攜帶有目標(biāo)圖書(shū)電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，即目標(biāo)圖書(shū)所在的書(shū)庫(kù)號(hào)、書(shū)架號(hào)、書(shū)架層號(hào)、書(shū)架層內(nèi)絕對(duì)位置號(hào)及書(shū)架層內(nèi)區(qū)間相對(duì)位置號(hào)，這些信息被讀寫(xiě)器內(nèi)部的微處理器處理后分離讀取出來(lái)，機(jī)械手控制程序根據(jù)分離出的數(shù)據(jù)計(jì)算出目標(biāo)圖書(shū)所在的“模糊位置空間”，引導(dǎo)機(jī)械手移動(dòng)到相應(yīng)的位置。Rt完全由攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位決定，為攝像機(jī)外部參數(shù)矩陣； K只與攝像機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，為攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)矩陣； P為投影矩陣，即從世界坐標(biāo)系到圖像坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。需要說(shuō)明的是步驟2中i的確定法，舉例如下：設(shè)某層內(nèi)圖書(shū)總數(shù)為30本，目標(biāo)圖書(shū)在本層內(nèi)的位置序號(hào)為5，則P = 5/30 = 1/6；又假設(shè)此時(shí)攝像機(jī)至少要分4次才可無(wú)重復(fù)的完整拍攝到整層書(shū)架上的書(shū)脊圖像，即N = 4，則i = 1，i/N = 1/4，這意味著應(yīng)將機(jī)械手移動(dòng)到書(shū)架橫向尺寸的第一個(gè)1/4處。實(shí)驗(yàn)效果表明，該方法是有效的。30(1)[5] 張立勛，沈錦華，路敦民，楊勇 ，AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制器[J]，機(jī)械與電子，2004,(4)[6] 孫俊，蔣昕怡，韓杰，曹飛龍，圖書(shū)館機(jī)器人行走控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]，中國(guó)電力教育，2009,(15)[7] 楊露青，余華主編，多源信息融合理論與應(yīng)用[M]，北京郵電大學(xué)出版社，2006年2月項(xiàng)目支持：北京市“模式識(shí)別與智能機(jī)器人系統(tǒng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”項(xiàng)目（編號(hào)：PHR201107149）作者簡(jiǎn)介：第一作者:杜明芳，女，北京聯(lián)合大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院講師，北京理工大學(xué)控制科學(xué)與工程專(zhuān)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，
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