基于霍爾傳感器的圖書管理助手機器人定位技術應用研究

王海波 蔣羽鑫

（1.吉林化工學院機電工程學院,吉林 吉林 132022 ；2.吉林化工學院圖書館,吉林 吉林 132022）

1 前言

2 圖書管理機器人定位算法

3 圖書管理助手機器人導航方法

圖書管理助手機器人在圖書館已知環境中自主地創建地圖，并根據霍爾傳感器檢測到的信息及相應的算法來實現導航[6-9]。機器人導航定位框圖如圖3所示，框圖中，機器人從工作出發點開始，首先根據工作環境條件進行分析，建立拓撲地圖（如圖4所示），然后根據拓撲地圖和自身位置，按照相應的算法進行本體定位。定位過程中，機器人根據霍爾傳感器實時發送來的信息，按照前文論述的定位算法進行計算，不斷得出在目前位置下的下一時刻運動參數的調整，以便不斷調整位姿，根據自身位置和目的地進行路徑規劃。機器人在行進過程中，按照定位算法實時更新自身位置，不斷進行路徑規劃，以接近目標，然后完成相應的任務。圖書管理助手機器人導航過程中的拓撲地圖的建立是正常工作的基礎，由于圖書館的房間結構已知，所以可以把圖書館房間的一些特征點簡化為節點，作為拓撲地圖的關鍵點，然后根據這些點來得出相應的運動軌跡。定位方案中采用相對定位和絕對定位的算法來實現，最終機器人可以實現自主定位來完成相應工作。

圖3 機器人定位導航框圖

圖4 圖書館房間拓撲地圖

圖書管理助手機器人本體定位方法如圖5所示[10-13]。定位過程中，需要在工作場所建立相應的定位柵格，定位柵格上布設有機器人能夠識別的標識，采用相對與絕對相結合（相對定位采用航位推算法，絕對定位采用RFID路標定位法）來實現自主定位，這樣可以引導機器人進行工作避障。

圖5 本體定位方法

機器人避障過程中，需要采用超聲波傳感器來進行輔助，實際應用的超聲波傳感器分兩種，一種是收發一體式，另外一種是收發分離式。其中，收發分離式由于探頭結構聲絕緣好，發射角小，發射距離遠，目前來說應用較普遍。本機器人選用的收發分離式超聲波傳感器型號如圖6所示。

圖6 收發分離式傳感器

4 實驗研究

依據本文所論述的霍爾傳感器定位技術搭建了圖書管理助手機器人實驗系統。實驗中，機器人需要到四個房間中進行工作，并且在樓道中設置了一個障礙物，布置了柵格地圖，初始位置距離障礙物15 m。機器人出發后，能夠按照預定的路線行進，避開障礙物，到達預定房間，完成工作。實驗結果表明，圖書管理助手機器人基于霍爾傳感器的定位技術達到了預定的技術要求。

5 結論

本文通過對圖書管理助手機器人導航特性的研究，分析了實時定位導航算法。得到了機器人工作過程中實時避障技術，實驗表明，機器人可以利用這些技術完成預定的工作。