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家庭服务机器人物品搜寻与定位技术分析

2016-07-12霍伟明

大科技 2016年13期
关键词:电子标签射频红外

霍伟明

(广东美的制冷设备有限公司 528311)

家庭服务机器人物品搜寻与定位技术分析

霍伟明

(广东美的制冷设备有限公司 528311)

随着科学技术的发展与进步,服务机器人在社会中的使用越来越广泛,家庭服务机器人作为服务机器人中的一种,为人们的日常生活提供了很大的便利,可帮助人们有效的实现家庭物品管理。在家庭环境下,依照主人的物品需求,机器人搜寻任务物品,并对其进行定位后,准确、快速的获取任务物品,完成主人的要求。在本文中,重点分析了家庭服务机器人物品搜寻与定位技术。

家庭服务机器人;物品搜寻;定位;技术

前言

在家庭服务机器人中,综合了多项科学技术,其诞生及应用在某个方面很好的体现了计算机技术及IT技术在发展中的突破。家庭服务机器人逐渐的普及到各个家庭中后,将会在很大程度便利人们的生活。家庭环境中,服务机器人的主要任务为搜寻物品、定位物品、运动至物品处、获得物品,而这一过程中的实现需要相应的科学技术的支持。

1 家庭环境下物品识别与定位的特点

与其他的环境相比,服务机器人在家庭环境下识别与定位物品时具备一定的特殊性。在一个家庭环境内部,包含的物品比较多,而且每种物品在外形、颜色等方面都存在比较大的差异,这无疑增添了服务机器人识别物品的难度。光照条件在家庭环境中的稳定性比较差,尤其白天时段,室内的光照情况随着太阳角度的变化而变化,而且在特殊情况下,室内的光线会变得非常暗,同时,在需要识别物品的周围,可能会存在一些遮挡物,提升了识别背景的复杂化程度,进一步的增加了服务机器人物品识别与定位的难度[1]。此外,家庭环境并非是一个空旷的房间,而是包含比较多的房间,室内各个物品的位置会随着室内人员需求而变动,此时,服务机器人在搜寻物品时,当物品与服务机器人之间的距离比较大时,会影响物品识别及定位的准确性。

现阶段,机器人实现物品识别功能时所采用的技术为机器视觉技术,鉴于家庭环境中物品识别与定位的特殊性,利用机器视觉技术来实现机器人的物品识别功能时,难度比较大,而且即使能够实现,物品识别的准确性、速度等都会受到一定的影响,影响服务机器人的使用体验度。基于此,在研究服务机器人的物品识别与定位技术时,必须要充分的考虑家庭环境的特殊性,以便于提高服务机器人的服务效果。

2 家庭服务机器人物品搜寻与定位技术

2.1 无线射频识别技术

尽管无线射频识别技术在应用的过程中,系统会因具体的应用目的和环境有所不同,但在工作原理方面是相同的,由此看来,无线射频识别系统中的组成部分包含三个部分:①应答器,也被称之为电子标签,主要的功能是对识别和发送的信息进行存储;②读写器,主要的功能是对标签信息读取和写入,由上位机对其运行进行控制,与应答器通讯时,通过天线来实现;③天线,主要的功能是实现电磁波与电流信号之间的转换。

在家庭环境中,利用无线射频识别技术来实现识别物品时,具备以下几个方面的优势:①在物品表面,粘贴电子标签后,电子标签ID固定,由此一来,服务机器人在识别物品时,无论物品的形态、颜色为何,只需要识别其贴放的电子标签ID之后即可准确的定位,提升了物品识别的简便程度[2];②在天线识别范围内,服务机器人识别电子标签时,准确率非常高,而且识别速度会显著提升;③电子标签所具备的存储空间比较大,因此,家庭中多种多样的物品的电子标签信息都可以实现有效的存储,便于服务机器人顺利的开展物品搜寻工作,同时,电子标签中存储的信息支持更新[3];④穿透性是无线射频识别技术的一个特点,服务机器人在搜寻与定位物品时,通过此项技术的应用,可以穿透障碍物,完成识别;⑤光线并不会影响无线射频识别系统,提升了服务机器人识别的可靠性。

完成物品的识别之后,还需要进行物品定位。在无线射频识别技术中,物品定位的方式有两种:①有源定位;②无源定位,家庭环境中,服务机器人利用无线射频识别技术对物品进行定位时,更适合于采用无源定位,主要原因是无源标签具备比较简单的结构,贴放时比较方便,而且成本比较低,定位精度高,可促使服务机器人有效地完成物品搜寻与定位工作。

2.2 红外定位技术

家庭环境中,服务机器人必须要具备自主定位及导航的能力,从而顺利的完成各种物品搜寻与定位任务,提升物品识别的效率及准确性。自主定位是导航的基础,因此,在保障导航的正确性时,必须要采取相应的及时来提升自主定位的准确性。红外定位技术中,以红外射线技术为基础,实现实时定位红外发射接收器。在红外定位设备中,组成部分包含两个:①红外射线发射接收器,结构包含红外发射器和红外接收器,红外接收器围在红外发射器的周围;②被动式红外标签,红外射线贴在标签上,而红外射线是由特殊的材料制成,发射装备为发射器读头。

红外定位系统在进行定位时,标签水平面应该与读头水平面一致,基于此,在贴放标签时,可选择为室内天花板,并在服务机器人顶端放置红外反射接收器,标签被读头检测到之后,通过串口,将检测到的坐标信息发送到服务机器人的接收器中,从而将服务机器人的朝向、位置信息等确定,完成物品定位[4]。除了单一的标签识别功能之外,红外定位设备还具备另一项重要的功能——地图构建功能,此种功能以相邻标签位置关系的计算结果为基础,在与两个标签间间隔距离2m内的位置处放置红外发射接收器,两个标签被读头检测到之后,其相对位置即可被计算出来。通过红外定位系统的这两项功能,可以促使服务机器人有效的实现物品定位。

3 结论

服务机器人在家庭环境中的物品搜寻与定位工作存在一定的特殊性,物品识别与定位的难度比较大,传统的机器视觉技术无法有效的实现,通过无线射频识别技术及红外定位技术的应用,可有效地提升服务机器人物品搜寻与定位的效率、准确性,促使服务机器人顺利的完成物品识别任务,实现物品科学管理。

[1]吴皓,田国会,陈西博,等.基于机器人服务任务导向的室内未知环境地图构建[J].机器人,2010(02):196~203.

[2]李国栋,田国会,薛英花.基于QRCode技术的家庭服务机器人视觉伺服抓取操作研究[J].东南大学学报(自然科学版),2010(S1):30~36.

[3]李攀.PID控制算法在家用智能服务机器人物品搜寻中的应用[J].计算机与数字工程,2015(07):1365~1368.

[4]陈楠,胡颖,张俊,等.基于Kinect的服务机器人任务操控学习方法的研究[J].集成技术,2013(02):1~7.

TP242.6

A

1004-7344(2016)13-0221-01

2016-4-15

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