家庭服务机器人物品搜寻与定位技术研究

家庭环境下,智能机器人的很多任务都需要对特定物品进行搜寻,是否能够快速准确的完成搜寻任务是智能机器人后续任务能否顺利完成的前提。物品搜寻任务的核心是物品的识别和定位,在智能空间环境下,智能机器人能够利用分布在室内的智能体并结合自身所携带的传感器更好的完成对特定物品的识别和定位工作从而更加快速、准确的实现机器人对特定物品的搜寻功能。机器人搜寻任务可以分为三个子任务:物品识别、物品定位、机器人运动控制,因此本课题主要围绕这三个问题进行研究,具体研究内容如下: 1.为了研究适于家庭环境的物品定位、识别方式,我们分析了目前家庭环境下物品识别和定位的几种方法,以及各种方法的特点和存在的问题。介绍无线射频技术的相关知识。讨论了在智能空间环境中利用无线射频识别技术进行物品识别和定位的可能性及优势所在。 2.根据无线射频识别(RFID)技术的工作特性,比较当今利用无线射频识别定位技术,提出了家庭环境下更适于智能机器人进行物品识别定位的基于无线射频技术的划分区域逐步搜索的物品识别定位方式,这种识别定位方式简化了物品识别工作,使识别工作的环境适应能力更强,同时使服务机器人更有目的性的执行物品搜寻任务。根据家庭环境特点,利用StarGazer红外标签识别系统在本课题的模拟家庭环境中构建地图,在此基础上我们以广茂达RS-Ⅱ机器人作为移动平台建立了服务机器人可以实时获得自身位置,并能在室内从任意一点移动到另一点的定位导航系统,从而解决了服务机器人在物品搜寻任务中运动控制的问题。 3.为了进一步提高物品定位的精度和物品搜寻任务的效率,我们采取了概率估计的方式,首先建立超高频段线极化射频天线的识别概率模型,然后利用贝叶斯概率估计算法配合天线概率模型以及智能机器人运动轨迹实现对贴有电子标签的物品的定位。 4.根据服务机器人物品搜寻系统的需求设计软件系统的构架,最终利用VC++软件平台构建了集机器人控制、传感器配置、传感器信息采集、传感器信息实时显示,机器人定位导航,物品信息与标签信息匹配与登记,物品识别与定位等功能的软件平台。在此软件平台的支持下服务机器人能够顺利的完成物品搜寻的任务。