[發(fā)明專利]一種應用于圖書館的圖書館服務機器人

在審

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• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108549278A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 雷歡;劉懷鄉(xiāng);朱麗
• 申請（專利權）人: 湖南城市學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

1.一種應用于圖書館的圖書館服務機器人，其特征在于，所述應用于圖書館的圖書館服務機器人包括：

電源供電模塊、驅動加載模塊、攝像模塊、單片機控制模塊、RFID通信模塊、機械肢體模塊、圖書導航模、數據存儲模塊、語音控制模塊、顯示模塊；

電源供電模塊，與單片機控制模塊連接，用于對各個電器元件供電；

驅動加載模塊，與單片機控制模塊連接，用于加載機械底層驅動程序；

單片機控制模塊，與電源供電模塊、驅動加載模塊、攝像模塊、RFID通信模塊、機械肢體模塊、圖書導航模、數據存儲模塊、語音控制模塊、顯示模塊連接，用于控制調度各個模塊正常工作；

所述單片機控制模塊構建相關度和冗余度作為目標適應度函數包括：

利用相關度和冗余度的概念定義一組最小化的目標函數，用以評價雷達輻射源信號特征子集的質量；其中相關度傾向保留所有與數據結構關聯(lián)緊密的特征，而冗余度則會排除與已選特征相關度高的特征；二者作為膜微粒群算法的適應度函數；

相關度目標采用熵度量指標，定義如下：

其中，N是雷達信號數據樣本的個數；a是權重系數，D_ij是樣本i和樣本j在x所表示的特征子集下的歐式距離；D_a表示所有樣本在全空間下歐式距離的平均值，S_ij的取值必須歸一化到[0，1]；當選擇的特征子集合理時，樣本i和樣本j若屬于同類，則S_ij的取值很小，反之越大；從而f₁(x)選取最小值；

冗余度目標則利用相關系數，當相關系數絕對值越小，特征子集所包含的冗余越小；目標函數定義如下：

其中，n_x表示雷達信號特征子集的個數；d是總的特征個數；x_j和x_k分別表示x中第j個和第k個元素的取值；b_ij表示第i個樣本在第j個特征上的取值，b_aj表示所有樣本在第j個特征上的均值；因此，在特征子集規(guī)模確定時，冗余度小的特征子集對應的目標函數f₂(x)越小；

RFID通信模塊，與單片機控制模塊連接，用于通過圖書RFID標簽獲取圖書信息；

機械肢體模塊，與單片機控制模塊連接，用于仿人體的機械手足，能夠在單片機控制模塊的控制下完成對圖書的拿取和整理、攀爬書架等整理圖書的動作；

圖書導航模，與單片機控制模塊連接，用于獲取圖書位置的地圖信息，并根據導航地圖到達圖書位置；

數據存儲模塊，與單片機控制模塊連接，用于存儲圖書信息數據及驅動程序數據；

語音控制模塊，與單片機控制模塊連接，用于識別語音語言并作出反應的人機交流系統(tǒng)，能夠通過語音詢問并確認借閱者的身份和需求信息；

所述語音控制模塊的音頻信號自動檢測系統(tǒng)進行檢測的方法按照以下步驟進行：

步驟1：輸入模擬音頻信號或AES/EBU標準數字音頻信號至繼電器；

步驟2：當音頻信號檢測設備不開機時，繼電器斷開，輸入接口直接接到輸出接口，繼電器將原模擬音頻信號或AES/EBU標準數字音頻信號輸出，此時音頻信號檢測設備的工作狀態(tài)不影響整個廣播電臺播出系統(tǒng)工作；當音頻信號檢測設備開機時，繼電器連通，模擬音頻信號進入高阻抗電阻網絡；AES/EBU標準數字音頻信號直接進入運算放大器；

步驟3：高阻抗電阻網絡相對阻值高，分取極少部分模擬音頻信號功率進入下一級運算放大器，絕大部分模擬音頻信號功率送回到繼電器，通過繼電器輸出；

步驟4：運算放大器對輸入的信號放大，將放大后的信號輸入給主控單片機進行檢測；

步驟5：主控單片機將放大后的信號生成信號強度編碼數據，編碼規(guī)格為10bit，2字節(jié)，共1024種狀態(tài)，分別代表不同的信號電平，分析信號電平即可根據電平大小和持續(xù)時間來判定音頻信號是否正常；

步驟6：RS232接口模塊接入主控單片機數據口，用于人工配置該音頻信號檢測設備的IP地址；

步驟7：主控單片機將編碼數據和配置好的IP地址發(fā)送至網絡模塊，網絡模塊將編碼數據并加上每一路的地址標號，然后包裝成標準IP協(xié)議數據通過網線發(fā)送給路由器，路由器將IP協(xié)議數據發(fā)送給主機，主機對數據進行處理；

顯示模塊，與單片機控制模塊連接，用于顯示圖書信息及圖書位置信息。

2.如權利要求1所述的應用于圖書館的圖書館服務機器人，其特征在于，所述顯示模塊顯示方法如下：

首先，使用內部RFID天線讀取內部置書單元內待上架圖書的圖書RFID標簽，在讀取到的圖書RFID標簽中，剔除不符合圖書RFID標簽EPC編碼規(guī)則的圖書RFID標簽，并獲得待上架圖書在內部置書單元內的位置信息；

其次，從圖書RFID標簽的EPC號中提取出圖書ID號，通過無線收發(fā)模塊連接后臺數據庫服務器，從后臺數據庫服務器中查詢出相應的圖書信息，圖書信息包括圖書所在的書架位置信息；

然后，在圖書信息顯示模塊上模擬生成內部置書單元和所有待上架圖書的虛擬圖像；

最后，每隔兩秒鐘重復上述步驟過程，并刷新圖書信息顯示模塊的界面。