[发明专利]一种图书馆机器人智能导航上架系统

权利要求书

1.一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于，包括自主配送系统，图书管理员模块，多维度上架装置；

所述图书管理员模块包括图书扫描和数据库处理模块以及地图信息显示模块，

所述图书扫描和数据库处理模块用于进行图书条形码扫描和图书位置查询工作，从图书管理数据库提取图书所应在的书架位置信息和图书在书架上的层数信息，确定图书位置并在地图信息显示模块显示，同时传输到所述自主配送系统；

所述自主配送系统包括地图生成模块、路径规划模块、定位导航模块，

所述地图生成模块包括雷达，通过雷达发射脉冲激光，探测周围环境，并构建配送区域的二维地图，并为二维地图根据图书位置数据增添数据特征；

所述路径规划模块用于在建成的二维地图上进行全局路径规划和局部路径规划，

定位导航模块用于定位机器人实时位置，接收所述雷达检测的动态环境障碍物信息，并根据所述路径规划模块生成的路径进行自主规划导航，使机器人到达还书位置；

所述地图信息显示模块还用于显示二维地图；

所述多维度上架装置用于将图书放置到相应的书架层数。

2.根据权利要求1所述的一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于所述系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于连接所述图书管理员模块和所述自主配送系统，所述自主配送系统构建的配送区域的二维地图和机器人实时定位的信息能够无线传输到所述地图信息显示模块上显示。

3.根据权利要求2所述的一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于所述地图生成模块构建配送区域二维地图包括如下步骤：

步骤1-1，图书馆机器人在藏书区域跑圈，雷达发射脉冲激光探测周边环境，接收脉冲激光转换成脉冲信号，根据脉冲信号采用SLAM算法构建局部地图；

步骤1-2，全面建图直至局部区域整合完全，确定可行走区域和不可行走区域；

步骤1-3，生成二维地图并根据图书数据增添数据特征；

步骤1-4，存储二维地图，并无线通信到所述地图信息显示模块。

4.根据权利要求3所述的一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于所述图书扫描和数据库处理模块进行图书扫描和图书位置查询工作包括以下步骤：

步骤2-1，扫描图书条形码，获取图书ID, 访问图书管理数据库；

步骤2-2，根据图书ID查询图书所应在的书架位置信息和图书在书架上的层数信息；

步骤2-3，位置信息在地图信息显示模块显示，并传输到所述路径规划模块。

5.根据权利要求4所述的一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于路径规划模块在建成的二维地图上进行全局路径规划和局部路径规划包括如下步骤：

步骤3-1，所述路径规划模块调取所有图书所应在的书架位置信息，导入二维地图中已有的的数据，确定所还图书在地图中位置分布；

步骤3-2，A*自动寻路算法进行全局路径规划，得到所有待归还图书的还书顺序；

步骤3-3，异步数据融合算法和自适应蒙特卡洛定位算法进行机器人自主定位；

步骤3-4，所述路径规划模块调取单本图书所应在的书架位置信息和导入二维地图中已有数据；

步骤3-5，A*自动寻路算法进行局部路径规划，得到单本图书的还书路径。

6.根据权利要求5所述的一种图书馆机器人智能导航上架系统，其特征在于，所述定位导航模块用于定位机器人实时位置，接收所述雷达检测的动态环境障碍物信息，并根据所述路径规划模块生成的路径进行自主规划导航，使机器人到达还书位置包括如下步骤：

步骤4-1，接收雷达检测的动态环境障碍物信息

步骤4-2，接收步进电机数据反馈，进行底盘驱动控制；

步骤4-3，驱动定位和惯性导航定位，结合卡尔曼滤波进行实时节点更新，在二维地图上更新机器人实时位置数据；

步骤4-4，判断机器人是否到达还书位置，如果未到达还书位置，回到步骤3-3，如果达到还书位置，进行步骤4-5；

步骤4-5，停车等待所述多维度上架装置还书。