图书馆引导机器人系统设计与导航方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着自动化技术飞速发展，自动化技术在诸多行业的应用得以逐渐深入和拓宽。图书馆机器人的研究和应用的主要目的是提高效率，降低人力成本。图书馆机器人是一种能够应用于图书馆智能引导的移动机器人。本课题拟讨论基于嵌入式系统的图书馆机器人系统，使其初步具备智能引导功能。

近年来，随着大型图书馆的高速发展,现有的人工操作和管理模式与迅速增长的馆藏形成了鲜明的矛盾。在传统的工作模式下,图书馆工作人员每天必须耗费大量的时间和精力用于分类整理、上下架和搬运等单调而重复性的工作。虽然图书典藏和自助查询等工作目前已可借助网络信息化部分实现，但图书的采编、咨询和借阅等方面仍需要人工完成”。机器人作为一种高效的自动化设备,在汽车、机械、航天等现代制造业发展中发挥了巨大的作用。因此，如何将高效的机器人应用于图书馆日常管理和服务,以减轻当前图书馆人员劳动强度大、效率低下的问题，成为当前图书馆智能化研究的热点问题。近年来,国外的一些研究机构已对图书馆机器人的可行性进行初步的尝试，并有一些成功应用，如英国国家图书馆建立的高科技藏书库，可将700多万册图书的保管和检索全部交由机器人完成,不需要图书管理员参与其中。德国洪堡大学、美国芝加哥大学、犹他州大学、日本早稻田大学等高校也建立了类似的图书馆机器人系统。

图书馆机器人，是对应用于智慧图书馆管理和服务的机器人技术的统称，涉及路径规划、机器人导航与定位，图书定位、机械手设计、人工智能、自然语言处理、人机交互等很多方面的技术。机器人技术能够应用于图书馆智能立体书库，图书搬运，图书盘点、图书自动存取、图书扫描、智能咨询、远程阅览、特殊人群服务等，实现图书馆的建筑智慧化、管理智慧化和服务智慧化。国内外一些图书馆和研究人员对机器人技术在图书馆领域的研究应用进行了积极的探索，但是真正进入图书馆真实场景应用阶段的还很少。在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、自动扫描、引导读者、读者咨询等服务。国内研究者从不同的角度对图书馆机器人的概念进行了阐述：技术角度，图书馆机器人，是对应用于智慧图书馆管理和服务的机器人技术的统称，涉及路径规划、机器人导航与定位，图书定位、机械手设计、人工智能、自然语言处理、人机交互等很多方面的技术。功能角度，图书馆机器人是一种能实现图书自动存取、图书上下架整理等功能的移动机器人系统，是先进的数字化图书管理设备。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

(1) 研究图书馆引导机器人的硬件组成及其工作原理。基于嵌入式系统设计控制器硬件，包括激光扫描仪模块、通信模块、驱动模块和输入输出模块等；

(2) 研究室内定位方法，使图书馆引导机器人具备初步的定位功能；

3. 研究的方法与步骤

拟采用的方法：

（1）文献研究法。通过著作、报刊、杂志、网络等各种渠道，了解实践的研究现状，吸收和借鉴先进的理念，深入挖掘课题理论的深厚底蕴，及时洞悉研究的最新情况，给课题实验与研究以有力的指导；

（2）比较分析法。对设计方案定期检测，发现问题，对比国内完善的无人机控制系统找出系统的漏洞，改进法案；

4. 参考文献

[1] 蔡自兴，贺汉根，陈虹．未知环境中移动机器人导航控制理论与方法[m]．北京：科学出版社，2009.

[2] 陆新华，张桂林.室内服务机器人导航方法研究[j].机器人,2003,25(1):81-87.

[3] 张炜．环境智能化与机器人技术的发展[j]．机器人技术与应用.2008,3(1):13-16．

5. 计划与进度安排

（1）2022.1.19-2022.3.8 查阅资料，填写开题报告，完成外文资料的翻译；

（2）2022.3.9-2022.3.20 熟悉matlab开发环境；

（3）2022.3.21-2022.3.31 研究基于嵌入式系统的图书馆引导机器人设计方法和原理；