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Ｒ　Ｆ　Ｉ　Ｄ技术在机器人室内定位中的应用　

◆李辰迪王艳新　

摘　要介绍一种辅助家用机器人在室内确定所处位置的方案。　方案构思是在地面上铺设电子标签坐标网络，通过安装在机器人　身上的ＲＦＩＤ（无线射频）￣３５，１装置感应标签信息，进而得到对　

应的地理位置坐标。　关键词ＲＦＩＤ无线射频技术；机器人；室内定位；单片机　

中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—４８９Ｘ（２０１３）２４—００３７—０２　

１引言　现如今，越来越多的机器人被应用到人们的生活生产中　去，诸如清洁机器人、安防机器人等。绝大多数机器人都工　作在室内，在他们执行任务时，往往会由操作员给定一个路　径，机器人会按照该路径来行驶到指定位置。但行驶过程中　各种不可测的因素都会影响实际的路线。故如何保证机器人　能够按照给定路径行驶的问题就被提出了。　由于工作在室内，常用的户外ＧＰＳ定位系统无法工作。　继而，需要设计一种能够帮助机器人进行室内定位的系统。　本文介绍的一种室内定位方案采用ＲＦＩＤ（射频识别）技术，　

通过组建物理坐标网络为机器人提供可靠的地理位置信息。　该方案成本低，实施容易，可靠性高，具有较大的实用价值。　２方案构思　

本方案的灵感源自于公共场所地面上铺设的盲道——盲　人能够通过感触盲道上的凸点来辨别路径，与之类似，通过　

有规则地铺设机器人的“盲道”——电子标签坐标网络，机　器人便能够辨别所处的方位。　方案示意如图１所示，建立二维直角坐标系ＸＯＹ，蓝色　圆点为电子标签。假设左下角为原点，则该标签定义为（０，０）。　设步长均为１，则可定义坐标系上任意标签的坐标（ｘ，ｙ）。　每当机器人运动到某个标签的上方时，便可获得一个坐标信　息；收集到两个坐标信息后，便可计算出运动大致方向；或　者通过指南针传感器辨别下一刻路径方向。　３方案实现　

３．１硬件方案　目前市面上与ＲＦＩＤ相关的设备有很多，应用广泛，技　术成熟，成本较低的有ＭＦＲＣ５２２芯片的方案，和与之配套的　ＩＳＯ　１４４４３Ａ、ＭＩＦＡＲＥ系列标签。硬件实物如图２所示。圆　形标签直径约为２５　ｍｉｌｌ，厚度约为０．８唧，识别器尺寸为５０　

ｍｍ×３０　ｍｍ　置点　－＿　一～。…一　

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爨慷　图１电子标签网络示意图　

图２电子标签和识别器　

３．２硬件安装　由于使用的电子标签背部有不干胶，故能够方便地粘贴　在平滑地面上（如大理石、瓷砖、实木等）。标签正面有塑　

料保护层，可以隔绝水和油的污染，并保护内部芯片免受日　常摩擦损耗。　

识别器可以安装在机器人的底　盘上，如果识别距离允许或者底盘　比较低，推荐安装在机器人外壳内，　以保护识别器。　

３．３软件方案　为了适应不同工作环境下和不　同性能的机器人，设计两套软件方　

案。　方案一，机器人内置一个数据　库，主要记录不同电子标签的序列　

号和与其对应的坐标信息。机器人　通过读取标签序列号来获取坐标信　图３方案一程序流程图　

作者：李辰迪，上海工程技术大学材料工程学院在读本科生，担任国家级大学生创新创业训练计划项目《智能安防机器人设计与制作》　项目负责人；王艳新，上海工程技术大学工程实训中心副教授，担任项目指导老师（２０１６２０）。　

２０１３年８月下第２４期（总第３Ｉ８期）　中国教育技术装备　

一

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基于视频分析的ＰＧ　Ｐ电子双板平台　

课堂教学应用研究　

◆胡征兵范然　＊　

摘　要ＰＧＰ电子双板教学平台是在充分整合传统黑板和现代交　１研究背景　

互式电子白板优势的基础上设计开发的教学平台。主要研究双板　２０１２年，中国电子白板市场发展取得里程碑式增长。根　平台在课堂教学中的应用情况，并提出思考和建议。　据中国市场调研中心２０１３年１月发布的｛２０１２年度电子白　关键词ＰＧＰ电子双板教学平台；ＩＦＩＡＳ；课堂师生互动　板市场发展分析报告》，去年一年，国内电子白板销量达到　中图分类号：Ｇ４３４文献标识码：Ｂ　４０．７７万台，市场规模首次超过美国，成为全球电子白板单　文章编号：１６７１－４８９Ｘ（２０１３）２４—００３８—０３　一产品的最大独立市场　。　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｕｓｅ　ｏｆ　ＰＧＰ　Ｐｌ　ａｔｆｏｒｍ　ｉｎ　ＣＩ　ａｓｓｒｏｏｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｖｉｄｅｏ　在信息化不断纵深化发展的过程中，教师如何适应变化　ＡｎａＩｙｓ　ｓ／／Ｈｕ　Ｚｈｅｎｇｂｉｎｇ，ＦａｎＲａｎ　的教学环境，如何利用现代信息技术武装自己，如何转变思　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＰＧＰ　ｐｌａｔｆｏｍ￣ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ａｄ一　想观念，走出传统应试观念的束缚，使学生健康全面发展，　ｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｂｌａｃｋｂｏａｒｄ　ａｎｄ　ｍｏｄｅｒｎ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｗｈｉｔｅｂｏａｒｄ．　是当前教育工作者面临的重要问题。　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｉｔｓ　ｒｉｓｅ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｃｌａｓｓｒｏｏｍ　ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　２研究方法及研究过程　

ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ．　弗兰德斯互动分析系统（Ｆｌａｎｄｅｒｓ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ＰＧＰ；ＩＦＩＡＳ；ｔｅａｃｈｅｒ～ｓｔｕｄｅｎｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＦＩＡＳ）是目前比较典型的课堂教学　

基金项目：中国国际科学技术合作项目（ＣＵ０１—１１）。　作者：胡征兵、范然，华中师范大学信息与新闻传播学院（４３００７９）。　

息，然后自动演算路径并前往目的地。　该方案针对性强，定位直接明了，无需机器人进行路径　方案一的程序流程图如图３所示。由流程图可知，采用　方案一的机器人在收到定位命令后开始监听识别器，一旦有　标签被识别便进行检索，得到坐标信息后机器人可以根据目　的地坐标演算出最佳路径。该方案定位方式灵活，可适应各　种环境，但需要机器人有较强的路径演算能力。　方案二是针对机器人的某些特殊功能而提出的，如“自　动回基站充电”和“定点巡更”功能，此类功能所要求的定　位信息相对固定，即都是为了同一个目的地而定位。这样的　话，只要在标签中写入当前点到　达目的地的最佳路径便可实现定　位。其程序流程图如图４所示。　以“自动回基站充电”功能　为例，由于标签的位置在安装的　时候已经固定，充电基站的位置　也是固定的，因此，从任意一个　标签点到达基站的路径是可以预　先确定的。于是可以将规划好的　路径写入每一个标签内，机器人　通过读取标签内的路径数据便可　

直接前往目的地，省去了路径演　算。　

２０１３年８月下第２４期（总第３１８期）　中国教育技术装备　

一３８一　图４方案二程序流程图　演算。但预先准备投入较大，需要对每个标签进行路径规划　和写入，且标签的铺设范围受其存储容量和地形复杂程度的　制约，故适用于小范围内简单路径的定位。为了实现大范围　的定位，提供了方案二的改进版。通过给机器人增加一个外　置存储器用来存储事先规划好的路径，并与之对应一个标签　的序列号。因为存储器的容量可以随意扩展，所以理论上路　径的信息也可以随意扩充，而不受标签存储容量的限制。　４总结　本设计方案的提出是依据笔者参与的机器人项目中所需　“自动回基站充电”的功能而提出的。本文介绍的方案通过　使用ＲＦＩＤ技术，实现了机器人在室内的定位，在中小范围，　简单地形环境下定位可靠方便。方案成本低，技术成熟，抗　干扰能力强，易于实现，可用于家庭服务机器人、清洁打扫　机器人、安防机器人等系统中，应用前景十分广阔。　参考文献　［１］程曦．ＲＦＩＤ应用指南：面向用户的应用模式、标准、编　码及软硬件选择『Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０１　１．　［２］毛丰江．智能卡与ＲＦＩＤ技术［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　

２Ｏ１２．　［３］杨学亮，项安，刘青松，张涛．基于ＲＦＩＤ的轨道机器人　定位系统研究［Ｊ］．机电一体化，２０１２（９）：１８－２１．