餐廳服務(wù)機(jī)器人設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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在項目中，我們主要使用雙目立體攝像機(jī)和射頻識別傳感器來收集足夠的信息來實現(xiàn)自我定位和自我導(dǎo)航。視覺系統(tǒng)是被動的和高分辨率解，并對移動機(jī)器人的未來最有前途的傳感器。因此，近幾年來，視覺傳感器的定位已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。由一個單一的數(shù)據(jù)提供圖像基本上是二維的，但使用立體相機(jī)或單眼圖像序列，完整的三維信息可以重建。許多研究已經(jīng)研究了立體虛擬儀器的應(yīng)用或圖像序列。例如，一個基于視覺的移動機(jī)器人定位和映射算法，采用剛度（尺度不變的圖像特征）應(yīng)用于移動機(jī)器人定位與地圖建立。三維模型的構(gòu)建，從圖像的背景下，移動機(jī)器人探索真實的室內(nèi)環(huán)境，在計算機(jī)視覺，是一個徹底的調(diào)查主題。奇奇雷利使用圖像從凸輪時代構(gòu)建三維模型，以使機(jī)器人自主導(dǎo)航的室內(nèi)環(huán)境。畢塔和厄里斯切內(nèi)拉多使用立體圖像和生物啟發(fā)算法準(zhǔn)確估計構(gòu)成，大小和形狀，以把握目標(biāo)對象。射頻識別技術(shù)是一種非接觸式識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)在事件信息上傳輸和處理信息使用無線頻率和小芯片的環(huán)境和環(huán)境。隨著室內(nèi)定位系統(tǒng)和全球?qū)o線網(wǎng)絡(luò)定位研究的普及，RFID定位吳問題已經(jīng)開始出現(xiàn)。射頻識別技術(shù)具有非接觸通信、數(shù)據(jù)傳輸速率高、安全性高、可讀性強(qiáng)、緊湊、成本低等特點。 該技術(shù)無處不在的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的技術(shù)起著關(guān)鍵的作用。一種無線射頻識別裝置通常包括射頻標(biāo)簽，一個具有一個或多個天線和軟件的讀寫器處理標(biāo)記讀數(shù)。讀者蓋茨的標(biāo)簽，接收他們的ID碼等信息存儲在他們的記憶。標(biāo)簽可以是被動的或主動的。無源標(biāo)簽是由射頻產(chǎn)生的電磁場激活D天線。無源RFID技術(shù)已經(jīng)被用于研究認(rèn)識到服務(wù)機(jī)器人的位置。有一種方法是，在地板上設(shè)置有標(biāo)簽的無源標(biāo)簽絕對位置，這是自由的問題，傳統(tǒng)的系統(tǒng)。該機(jī)器人的絕對坐標(biāo)系可以得到強(qiáng)勁的，與標(biāo)簽和讀寫器在傳感器網(wǎng)絡(luò)空間傳感器是正確的嵌入式幾個地方提供的絕對位置信息的服務(wù)機(jī)器人。G.米迦勒使用射頻識別（RFID）無遮擋運輸我們的障礙來區(qū)分不同的拓?fù)漕I(lǐng)域以實現(xiàn)。由于本地化是一個基本問題，在移動機(jī)器人，許多方法已被開發(fā)并在文獻(xiàn)中討論。這些方法可以大致分為三大類：度量，拓?fù)浜突旌?。度量方法是有用的，?dāng)它是必要的機(jī)器人準(zhǔn)確地了解其在度量坐標(biāo)系中的定位機(jī)器人的狀態(tài)也可以用一個更高的定性的方式表示，通過使用拓?fù)鋱D。但這些方法也面臨著一些困難，當(dāng)環(huán)境改變。在這一點上，具有里程碑意義的方法是簡單和強(qiáng)大的準(zhǔn)確的自我定位。地標(biāo)分為兩類：自然與人工。在使用天然局域網(wǎng)的方法，自然地標(biāo)的魯棒提取已得到相當(dāng)?shù)闹匾?。特征為基礎(chǔ)的方法，在環(huán)境中使用自然的地標(biāo)，執(zhí)行之間的匹配檢測到的地標(biāo)他查詢與視覺表現(xiàn)的地標(biāo)，并確定機(jī)器人的位置。人工地標(biāo)是非常簡單和強(qiáng)大的準(zhǔn)確的自我定位。通過檢測移動機(jī)器人的識別和定位，可以計算出它自己的位置和標(biāo)題的標(biāo)志性幀。這個信息，連同以前的知識回合的人工地標(biāo)，給出了機(jī)器人的絕對位置，并與尊重的世界框架。一種人造的地標(biāo)往往是在設(shè)計一個特定的圖案或顏色組合其可靠的檢測，快速識別和準(zhǔn)確的自我定位。例如，貝克爾克雷格等。用于天花板和墻壁為基礎(chǔ)的地標(biāo)導(dǎo)航和定位的幫助。郭X你用彩色的視覺地標(biāo)來實現(xiàn)自我定位。成林等人。用改進(jìn)的橢圓變換識別三維地標(biāo)定位。布里格斯等。設(shè)計了一個自相似灰度模式。方法不穩(wěn)健的光源變化和幾何變化如相機(jī)變焦和觀看方向的變化。最近，谷津潤等人。提出了一種具有對稱性和重復(fù)性排列的顏色標(biāo)志圖案。雖然該方法是幾何失真和光源的變化不敏感，缺乏模式面臨的挑戰(zhàn)的數(shù)量和計算復(fù)雜度。在本文中，我們使用的表作為一些簡單的顏色人工地標(biāo)在機(jī)器人餐廳，并提出了一個快速檢測，可靠的重新認(rèn)知和準(zhǔn)確的自我定位算法，提出了具有里程碑意義的模型。此外，在應(yīng)用中，射頻識別技術(shù)是用來確定機(jī)器人的精確的絕對坐標(biāo)。 2.粗定位方法 2.1機(jī)器人坐標(biāo)系的四個坐標(biāo)系統(tǒng)：全球坐標(biāo)系統(tǒng)（GCS），機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)（RCS），傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)（SGS），和虛擬世界坐標(biāo)系統(tǒng)（VGCS）是聯(lián)合國在考慮。在我們的例子中，語音組呼業(yè)務(wù)將符合RCS，所以我們需要計算只有前者的三坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，如圖1所示。下面的公式給出我們舉一個例子，如何將傳感器位置在RCS綜合布線： 2.2.全球的姿態(tài)估計的移動機(jī)器人的位姿估計是一個基本問題三定位方法，大致可以分為兩類：用于跟蹤機(jī)器人的姿態(tài)和全局姿態(tài)估計的方法，大部分的研究已經(jīng)集中在第一類，假定初始姿態(tài)F的機(jī)器人是已知的。一種常用的在這一領(lǐng)域的全球姿態(tài)估計方法的測距模型，決定著機(jī)器人相對于一開始的姿勢車輛導(dǎo)航點。 圖1 機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng) 但車輪打滑和車輪缺陷引起的不可避免的誤差累積的影響，往往會惡化的性能的死區(qū)推算方法帽子依靠慣性傳感器系統(tǒng)來估計機(jī)器人位置。為了操作成功，我們使用兩個三個地標(biāo)定位方法和里程碑式的定位方法來計算機(jī)器人的訂單在這項研究中的地位。首先，讓我們知道如何移動機(jī)器人執(zhí)行范圍測量的基礎(chǔ)上獲得的圖像，使用立體視覺從輕微偏移相機(jī)。正如我們都知道的那樣這是一個深度或距離感，當(dāng)我們觀察物體與我們的兩只眼睛同時。雙目立體視覺的原理只是仿照。首先，雙目立體得到同樣的場景中的圖像，同時使用它的雙攝像頭從不同的角度。然后，它可以獲取場景的三維坐標(biāo)，通過空間點的位移計算在兩個圖像數(shù)量。在我們的雙目立體相機(jī)中，2個攝像機(jī)的焦距相等，兩個光軸平行，圖像平面重疊。所以成像可以簡化模型如圖1所示。 在圖2中，O1和O2是左右相機(jī)的光學(xué)中心點，一個和一個是左，右圖像的中心點。1 P和2P是在左和右圖像，目標(biāo)點的投影分別。D深度值。立體相機(jī)的焦距長度?，F(xiàn)在，如果根據(jù)圖9所示的幾何圖形，我們可以得到這些公式： 然后，根據(jù)深度值，可以計算如下公式： 圖2 雙目視差測距原理 其中：方差值的對象的像素在左和右圖像。根據(jù)方程（4），我們可以知道，這主要取決于值OF與責(zé)任等，用于機(jī)器人的立體相機(jī)，帶F值是不變的，我們可以知道這是只依賴于LR會?價值。根據(jù)上述方法，距離像可以很容易地獲得?？紤]到計算效率和實時性要求，無需獲得所有的距離值。為了獲得目前的位置移動機(jī)器人，只有三個距離值是足夠的。圖3顯示了如何通過使用只有三的距離值計算移動機(jī)器人的坐標(biāo)?？粗鴪D，假設(shè)日在我們知道O1 O 2和O 3 的坐標(biāo)。當(dāng)移動機(jī)器人在環(huán)境中遇到的三個地標(biāo)，安裝在機(jī)器人上的立體攝像機(jī)可以檢測到三個地標(biāo)測量從它的立體相機(jī)到每個標(biāo)志的中心的距離。然后，根據(jù)以上圖的轉(zhuǎn)化，機(jī)器人中心和三之間的距離KS也可以計算。與現(xiàn)有已知坐標(biāo)的三個地標(biāo)，機(jī)器人中心坐標(biāo)，如圖3所示，可以計算如下公式： 圖3三地標(biāo)定位原理 2.4.在這項研究中的每一個地標(biāo)的測定方法，利用OCR技術(shù)來區(qū)分每一個地標(biāo)，擁有其獨特的表號移動機(jī)器人定位。光學(xué)字符識別識別（OCR）是閱讀和識別符號術(shù)語。在這項研究中，我們使用模板模型匹配來識別每個表的過程中的讀取字符。模板匹配是實現(xiàn)離散輸入模式分類的有效方法之一。其本質(zhì)是度量輸入模型與模板的相似度，并以最大相似度來度量作為輸入模式的各自類別。方法是從人物的關(guān)系確定的匹配函數(shù)來判斷視覺圖像特征提取相應(yīng)的匹配原則。也就是說，把輸入的字符和標(biāo)準(zhǔn)的寺廟字符匹配到相同的分類?，F(xiàn)在，把一維圖像處理為例，相關(guān)匹配算法描述如下：假設(shè)輸入的字符表示為輸入函數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)模板表示為函數(shù)，輸出比較相關(guān)記為。然后，該相關(guān)器的輸出可以被表示為： 次峰出現(xiàn)在其他標(biāo)準(zhǔn)的人物，只要峰和次峰是不平等的，我們可以確定和識別是通過選擇適當(dāng)?shù)淖址R別TE的閾值。和匹配的建模過程中，形狀匹配方法都是相匹配的字符。然后，根據(jù)它們的相似性，得到的識別結(jié)果。在字符識別的基于圖匹配的原則，通常采用二進(jìn)制字符。它的基本理念是建立一個標(biāo)準(zhǔn)的模板，我不為每個字符，圖像被認(rèn)定為。它們的尺寸都是用一個一個的模板匹配未知的模型，可以從下面的公式中導(dǎo)出相似的相似度： 圖5 差動驅(qū)動機(jī)器人的運動 2.5.在每個內(nèi)部最后的相對定位，我們可以得到機(jī)器人的絕對坐標(biāo)，GCS根據(jù)上述方法。但上述方法不能提供實時的POS對于移動機(jī)器人和信息。在這項研究中，我們整合的“相對定位”和“絕對定位”的優(yōu)勢，使他們互補(bǔ)。在每個區(qū)間視覺測量，在下面提到的測距模型，用于確定移動機(jī)器人也可以知道它的全局坐標(biāo)。圖5顯示一個差分驅(qū)動運動機(jī)器人，這是在這個項目中使用。由于初始姿態(tài)的機(jī)器人完全計算與上述方法，移動機(jī)器人的實時姿態(tài)信息，可以計算出你雙輪的旋轉(zhuǎn)測量。 GCS的位置和移動機(jī)器人定位的載體，，T毫米差動驅(qū)動機(jī)器人，姿態(tài)可以從起始姿勢的綜合估計各區(qū)間內(nèi)的旅行距離。假設(shè)RCS在M點建立。根據(jù)圖，我們可以在RCS得到機(jī)器人的速度。 現(xiàn)在假設(shè)我Lω和Rω分別是左和右車輪的角速度。然后，我們可以得到以下公式： 因此，每個間隔的更新位置，可以計算如下： 其中：Lω和Rω是左、右車輪的角速度，d分別是兩輪之間的距離。r是兩輪的機(jī)器人的半徑。i是時間。在曼特爾二要提高計算效率，我們想thatcosθ是每間隔一個恒定值。所以，可以計算為以下公式： 在這種情況下，在每個時間間隔的雙目視覺測量的移動機(jī)器人的全球構(gòu)成可以找到的計算公式（19） 3.局部精度定位方法 近年來，無線射頻識別技術(shù)已得到了廣泛的發(fā)展，并應(yīng)用于室內(nèi)移動機(jī)器人的國產(chǎn)化。許多研究已經(jīng)研究了如：Wilson設(shè)計了一個方法，地圖TAG伯爵百分比標(biāo)簽計數(shù)模式的數(shù)據(jù)庫在不同的衰減水平；訂購是一個眾所周知的位置傳感系統(tǒng)，使我們E的接收信號強(qiáng)度指示（RSSI）來估計距離的有源RFID標(biāo)簽，從而定位用戶借助標(biāo)簽間的距離； P考慮標(biāo)簽的RSSI以及他的設(shè)計標(biāo)簽檢測率和收益率的準(zhǔn)確性35厘米在最壞的情況下。在我們的研究中，我們設(shè)計了一個較小的射頻識別讀寫器，以減少閱讀距離約2厘米，尊重我們的無源RFID標(biāo)簽。所以，考慮到我國±3厘米的精度，我們不需要考慮RSSI和標(biāo)簽檢測率。在下面的部分中，我們介紹我們的射頻識別應(yīng)用程序與±2厘米精度的細(xì)節(jié)中。 3.1.RFID系統(tǒng)如圖所示的處理環(huán)境，RFID標(biāo)簽只能設(shè)置在地板上在廚房桌子上的菜肴的烹飪機(jī)器人熟放。那是因為那是羅定位應(yīng)以確保機(jī)器人可以在廚房桌板有足夠的準(zhǔn)確把握。 圖6.在廚房桌子的無源RFID標(biāo)簽的布局 絕對坐標(biāo)存儲在每個標(biāo)簽中，這些值將被用于下面的定位算法。三射頻識別閱讀器安裝在底部的機(jī)器人被用來檢測放置在地板上的標(biāo)簽，并獲得絕對坐標(biāo)。當(dāng)機(jī)器人在地板上移動時，通過射頻識別標(biāo)簽，該標(biāo)簽進(jìn)入到磁場的磁場范圍內(nèi)。的一個絕對坐標(biāo)存儲在RFID標(biāo)簽將被使用的RFID讀寫器發(fā)出的射頻信號得到的能量傳輸。讀者可以得到絕對的當(dāng)機(jī)器人在標(biāo)簽上移動時，標(biāo)簽的坐標(biāo)。然后將值存儲到計算機(jī)中，并直接機(jī)器人如何移動。在運動過程中，機(jī)器人不斷地得到的值的射頻識別標(biāo)簽，直到機(jī)器人到達(dá)目的地。在這項研究中，每一次的射頻識別標(biāo)簽只讀取一個標(biāo)簽。 3.2.基于RFID技術(shù)的定位算法在運動過程中，三個RFID閱讀器，顯示圖，安裝在機(jī)器人的底部可以自動檢測RFID標(biāo)簽在地板上。WH射頻識別標(biāo)簽是在三個射頻識別閱讀器的磁場范圍內(nèi)，將獲得的絕對坐標(biāo)存儲在標(biāo)簽。如圖所示，假設(shè)一個RFID標(biāo)簽絕對坐標(biāo)檢測，然后對機(jī)器人的中心坐標(biāo)，可以得到如下。如果是中間的射頻識別標(biāo)簽，則該標(biāo)簽的中心坐標(biāo)系的XY，可以表示如下。 圖7.三個射頻識別閱讀器的布局 4.實驗與結(jié)果分析 4.1.在實驗設(shè)置中，我們建立了一個機(jī)器人餐廳，放著一些桌子和廚房餐桌。在餐廳的地板上有許多不同顏色的地毯。一些在實際實驗中使用了無源標(biāo)簽和三兆赫頻率的13.56個射頻識別閱讀器。每個標(biāo)簽的絕對坐標(biāo)是預(yù)存，和標(biāo)簽也會定期分配在特定的IC的位置后，在工作表的設(shè)計模式。的RFID讀寫器天線為2.2厘米大小和標(biāo)簽的大小為2.8厘米。有一個立體相機(jī)安裝在EAD，將立體圖像的機(jī)器人通過1394總線的機(jī)器人，和立體圖像的大小是512×384。實驗前，廚房的桌子的位置和方向也事先知道。餐飲服務(wù)機(jī)器人是顯示在圖9。 圖9 餐廳的服務(wù)機(jī)器人的照片 5.結(jié)論與未來工作 本文提出了一種餐廳服務(wù)機(jī)器人，這可能是適用于現(xiàn)代機(jī)器人餐廳的客戶提供基本的服務(wù)。在餐飲服務(wù)機(jī)器人設(shè)計中，本文提出了一種基于局域網(wǎng)的移動定位方法dmarks和RFID的方法被開發(fā)和應(yīng)用。在運動過程中，移動機(jī)器人的初始位置是未知的提前。通過三標(biāo)定位方法服務(wù)機(jī)器人可以連接首先獲得粗糙的當(dāng)前位置。然后，當(dāng)移動機(jī)器人在餐廳中的標(biāo)志性的緊密結(jié)合，使用基于地標(biāo)的定位方法，機(jī)器人可以區(qū)分的標(biāo)志性的地標(biāo)，并獲得更準(zhǔn)確的位置。FI最后，經(jīng)過一些RFID標(biāo)簽存儲絕對坐標(biāo)ARE檢測，移動機(jī)器人的高精度定位可以使用基于RFID的定位方法在工作表來實現(xiàn)。許多實驗證明，餐廳服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)實現(xiàn)了實時的自我定位，使用上述方法在紙。在更復(fù)雜的人類兼容的環(huán)境中，我們未來的工作將集中在機(jī)器人導(dǎo)航，從環(huán)境（人，手袋，移動電話，照明等）的影響將考慮在內(nèi)的本地化。一個更穩(wěn)健移動機(jī)器人定位算法和有效的移動機(jī)器人定位算法將被開發(fā)和應(yīng)用到我們的餐廳服務(wù)機(jī)器人。 外文翻譯原文 學(xué) 院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師