面向医院的移动机器人导航系统设计

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1、面向医院的移动机器人导航系统设计：本文设计了一种采用RFID和机器视觉相结合的自主移动机器人导航系统。该系统在搜索和识别走廊内RFID标签和门牌号的基础上实现自定位和导航。本文首先给出了移动机器人导航系统的整体设计，然后分别给出了基于RFID辅助定位方法和基于DSP的门牌号识别方法，最后在博创UpVoyager移动机器人平台上验证了本系统的有效性。　　关键词：自主移动机器人数字信号处理器导航无线射频识别机器视觉　　Abstract:Thepaperdesignsanavigationsystemofautonomousmobilero

2、botusingthemethodofbiningRFIDrealizesself-locationandnavigationbasedonsearchingandrecognitionofRFIDtaganddoorplatenumbersinthecorridor.Firstly,thepaperpresentstheofthemobilerobot.Secondly,theaccessoriallocationmethodbasedonRFIDandtherecognitionmethodofdoorplatenumbersba

3、sedonDSPisgivenrespectively.Finally,thepaperverifiesvalidityofthesystemontheplatformofUpVoyagermobilerobot.　　keyousmobilerobotDSPnavigationRFIDrobotvision　　：TP242：A　　1引言　　随着科学技术的迅速发展和人们物质生活的日益提高，机器人已经在非制造业和服务行业得到了广泛的应用。医用服务机器人是机器人的较新的应用领域，有着广阔的应用前景。　　本文开展了隔离病房（针对“非典”等恶性

4、传染性疾病）等危险环境下可靠工作的医用服务机器人的研究，该机器人能够通过导航系统自主移动到指定病房，并完成为病人送物（如药、饭、生活用品等）等作业。　　本文主要研究的是基于RFID技术和机器视觉技术相结合的医用服务机器人自主导航系统。在移动机器人的相关技术研究中，导航技术可以说是其核心技术之一[1]。导航研究的目标是在较少的人为干预的情况下使机器人有目的完成特定任务和作业。移动机器人的导航方式常见的有惯性导航[2]，卫星导航[3]，基于传感器数据导航[4,5]，视觉导航[6,7]等。　　与上述方法相比，本文采取了视觉导航和RFID技术

5、相结合的方法，利用门牌数字识别来进行机器人的自定位和导航，利用RFID技术辅助定位，并综合应用超声传感器和光电传感器保持机器人沿走廊的中线前进并实现简单的避障，从而获得较高的系统可靠性和鲁棒性。　　2工作环境和硬件平台描述　　2.1工作环境　　移动机器人的目标工作环境为天津市海河医院（天津市非典定点医院）。其楼层平面图如图1所示。其中，方形标记代表可读写的RFID标签，圆形标记代表机器人起始位置；另外，医生通道不能放置固定的大障碍物，以免影响机器人的正常工作。　　　　图1医院楼层平面图　　2.2硬件平台　　机器人采用北京博创兴业科技有

6、限公司的UpVoyager机器人平台。UpVoyager具有10个超声波传感器和4个光电传感器，其中超声波传感器主要用于测量机器人与障碍物之间的距离，光电传感器作为超声波传感器的补充主要用于检测障碍物的有无，以测量超声波传感器的盲区附近有无障碍物。为了在其平台上实现机器人导航系统，本文在该机器人基础上进行二次开发，即通过上位机的一个串口与RFID读写器相连，并把读写器放在接近地面的位置上(考虑到13.56MHz的RFID读写器可靠读写距离只有3-4cm)；上位机的另一个串口与基于DSP的视觉处理板卡相连，DSP实现视觉识别算法以及对摄

7、像头的控制，从而使工控机有更多的资源完成更多其他功能（如，与操的语音交互等）。　　3导航系统总体设计与工作流程　　移动机器人导航系统整体框图如图2所示。　　　　图2导航系统整体框图　　系统的典型工作流程如下：　　1)医护人员把物品放到机器人上面去，并指定机器人目标房间。　　2）上位机根据房间号将摄像头调整到垂直面向对应一侧。　　2)机器人从图1中的圆形位置出发沿走廊的中线前进，同时RFID读写器搜索标签。　　3)当安装在机器人上的RFID读写器搜索到标签的时候，读取标签上存储的地标信息并通过串口1发送到上位机；工控机通过串口2发送指令

8、给基于DSP的图像处理单元，图像处理单元被触发并完成采集门牌号和数字识别的工作。　　4)当图像处理单元处理完以后通过串口2再把识别结果上传到上位机，并与RFID读写器识别的信息进行融合，然后上位机下达相应命令给下位机实现