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。