多源信息融合的物聯(lián)網(wǎng)圖書館機器人機械手定位研究(更新版)
【正文】 北京聯(lián)合大學(xué)自動化學(xué)院教授，博士，主要研究方向為機器視覺、智能機器人Email：fangjj1947第三作者:王軍政，男，北京理工大學(xué)自動化學(xué)院教授，博士，主要研究方向為軍用機器人、圖像分析與模式識別Email：wangjunzheng7 / 7。實踐證明，單純依賴機器視覺或RFID射頻識別技術(shù)，都不能使圖書館機器人機械手實現(xiàn)精確定位。4 多源信息融合精確定位依據(jù)分區(qū)定位中的方法可進一步縮小機械手的定位范圍，但仍不能精確確定出機械手抓取圖書時的攝像機橫向坐標。對目標圖書上的一點B，若已知其（XwB，YwB，ZwB），就可求出其圖像坐標（uB，vB）。各坐標系間的關(guān)系如圖4所示：成像平面坐標系uYCZw目標圖書O0智能書架攝像機坐標系. B(XwB，YwB，ZwB)焦距fxXCO1B(xB，yB)B(XcB，YcB，ZcB)YwOwyOXw世界坐標系圖像坐標系vZC圖4 目標圖書模糊定位時坐標系關(guān)系“模糊位置空間”的含義是：根據(jù)讀取的世界坐標系中“書架層號”和“書架總層數(shù)”信息，機械手可被引導(dǎo)到達Zw向的確定位置；根據(jù)讀取的世界坐標系中“書架層內(nèi)絕對位置號”和“層內(nèi)書總數(shù)”，機械手并不能被引導(dǎo)到達確定的Xw向位置，這是由于每本書的厚度是一個隨機變量，無法準確計算出目標圖書的位置，因此本文提出一種模糊計算方法，設(shè)：P = 書架層內(nèi)絕對位置號層內(nèi)書總數(shù)根據(jù)讀取到的射頻信息計算出P，即大致計算出一個Xw向世界坐標，此坐標反映了目標圖書所在的位置區(qū)間，是一個固定數(shù)值。通過這種RFID電子標簽數(shù)據(jù)格式設(shè)計，可使圖書館中具有流動屬性的每一本圖書都具有一個空間上固定的唯一標識，即在空間中書具有固定的屬性，正是利用這一點，機器人可實現(xiàn)對書的準確定位與查找。我國在物聯(lián)網(wǎng)圖書館機器人研究方面的工作相對滯后，尤其是在圖書上下架時如何利用機器視覺進行機械手的精確定位方面還有很大研究空間，這也是圖書館機器人系統(tǒng)設(shè)計中的難點?；谝曈X的物聯(lián)網(wǎng)圖書館機器人機械手精確定位研究杜明芳1，2 ，方建軍1 ，王軍政2（1. 北京聯(lián)合大學(xué)自動化學(xué)院，北京100101 2. 北京理工大學(xué)自動化學(xué)院，北京 100081）摘要：從分析以機器人為核心的無人值守物聯(lián)網(wǎng)圖書館的協(xié)同工作過程和自動化流程入手，設(shè)計了一種新型圖書RFID電子標簽數(shù)據(jù)格式，并將RFID電子標簽數(shù)據(jù)信息與CCD傳感器獲取的機器人視覺信息相融合，提高機械手定位的魯棒性。2008年，D. J. Lee對書脊特征匹配問題展開了深入研究并在第4屆IEEE自動化科學(xué)與工程國際會議上發(fā)表相關(guān)論文[3]。為借助視覺識別達到機械手精確定位，將一個書架在橫向上劃分成若干個區(qū)間，區(qū)間的劃分以機械手攝像機能清晰拍攝并能識別出當前區(qū)間中的每本書為依據(jù)，這是在無人圖書館系統(tǒng)投入運行前就需要完成的標定工作。對書架中目標圖書上的一點B，設(shè)：（XwB，YwB，ZwB，1）T 為B在世界坐標系中的齊次坐標；（XcB，YcB，ZcB，1）T 為B在攝像機坐標系中的齊次坐標；（xB，yB）為B在成像平面坐標系中的坐標；（uB，vB）為B在圖像坐標系中的坐標。 若已知攝像機的內(nèi)外部參數(shù)，就已知P。若目標圖書在本層內(nèi)的位置序號為16，則P = 16/30 = 8/15，i = 3，機械手應(yīng)移動到書架橫向尺寸的第3/4處。5 結(jié)論圖書館機器人機械手的精確定位問題實質(zhì)上是如何利用傳感器反饋信號準確引導(dǎo)機械手到達目標
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