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免费下载毕业设计-图书馆书籍自动存取机器人的设计和实现―系统设计和代码编程

  • 资源类别:论文
  • 资源分类:计算机
  • 适用专业:智能科学与技术
  • 适用年级:大学
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资料简介

毕业设计-图书馆书籍自动存取机器人的设计和实现―系统设计和代码编程,共33页,12252字,附开题报告等
中文提要
鉴于图书归还主要依赖于人工管理,一些得以运用的归还机器也只是把书籍收集到管理员手上,没有做到自动化管理,本文基于RFID技术和智能机器人技术实现了智能图书归还平台系统。
本文研究了RFID(Radio Frequency Identification)技术在智能归还图书平台系统中的应用。RFID是一种无线射频识别技术,它是自动识别技术的一种。最显著的优点就是非接触式的识别,而且识别速度极快,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID识别的卡片又被称为电子标签,本系统采用电子标签中使用最为广泛的Mifare S50,相较早期普通IC卡,此标签具有测定速度快,容量大,成本低的特点,是本系统中图书信息载体的首选。
本文研究了智能归还图书平台系统的控制设计、驱动设计、传感器设计、机械臂设计、代码设计等模块。平台的控制模块使用Arduino核心开发板,达到接收上位机指令,并控制其他外设的功能;驱动模块使用双H桥直流电机驱动板,达到稳衡供电和平衡转速与扭矩的功能;本系统中传感器模块主要使用双Mini红外传感器,达到智能测定障碍,提高容错性的功能。
本文在图书馆书籍自动存取机器人项目中,主要进行软件方面的研究,分为上位机程序和单片机程序。上位机程序前台部分采用Java Swing进行界面设计,以友好的界面,向图书管理员呈现所有系统功能。后台部分整体采用Java语言进行开发,配合以Oracle数据库进行图书信息管理。单片机程序采用Arduino语言进行编程。程序中,在严格规范所有代码的同时,将全部用到的功能函数化,使主函数结构清晰,易读性和复用性高,而且方便日后进行功能扩展。
本系统的优点是:在人力资源越来越昂贵的今天,综合RFID技术和机器人技术设计实现了自动化的图书存取管理系统,不但能够节省大量人力成本,而且可以很大程度上提高图书馆的工作效率。
关键词:人工智能,机器人,RFID,智能图书归还

目 录
1 绪论 7
1.1 课题研究的背景和意义 7
1.1.1 自动化图书归还 7
1.1.2 无线射频识别技术 8
1.1.3 物联网 8
1.2 研究背景 9
1.3 国内外研究现状与发展 9
1.4研究方法 9
2 书籍自动存取机器人总览 10
3 硬件部分简介 11
3.1 核心开发板 11
3.2 传感器扩展板 11
3.3 直流电机驱动板 12
3.3.1 驱动板基础介绍 12
3.3.2 驱动板核心使用 13
3.4 Mini红外传感器 14
3.4.1 红外基础原理 14
3.4.2 Mini红外传感器介绍 15
3.5 RFID 射频识别 16
3.5.1 MF-RC522 非接触式读卡模块 16
3.5.2 Mifare 非接触式智能卡 17
4 软件部分介绍 18
4.1 系统需求分析 18
4.2 编程环境 18
4.2.1 Arduino简介 18
4.2.2 Java Swing 前端开发简介 19
4.3 程序关系划分 20
4.3.1 核心动作部分 20
4.3.2 核心控制部分 21
4.4 程序分析 22
4.4.1 取书部分 22
4.4.2 还书部分 23
4.5 程序实现 24
4.5.1 SPI接口 24
4.5.1.1 SPI接口概述 24
4.5.1.2 SPI接口数据传输 24
4.5.1.3 SPI类的应用 25
4.5.2 MF-RC522射频识别模块 27
4.5.2.1 寻卡 28
4.5.2.2 选卡与读卡 29
5 测试与优化 30
6 总结与展望 31
6.1 项目总结 31
6.2 后续工作展望 31
参考文献 32
致 谢 33

主要内容
硬件部分:
在整体硬件方面主要分为控制、传动、识别三个部分。
控制方面:计划选择Arduino开发板。Arduino是一块基于开放源代码的
USB接口Simple I/O 接口板,它有很强的拓展性,语言简单,同时他还有十分丰
富的外设支持。
传动方面:我们提出过多种设计模式,包括轮式驱动,履带驱动等等,但
是经过分析和筛选后,我们采用了丝杠驱动,它的优点的移动稳定,定位精确
,动力充足。而其他两种驱动方式,轮式驱动的最大的弊端在于它的不可控性
,而履带驱动实现起来比较困难而且固定起来非常麻烦。
识别方面:我们在识别方面首要需要解决的问题是对空隙以及距离的检测
。在这一方面通常来说有三个比较普遍的方法。
第一个方法是激光测距,它的特点是具有直线性好,发散角小、能量集中
等。从测量原理通常分为三种:脉冲法、相位法、三角法。不同的测量方法具
有不同的适用领域。脉冲法(包括飞行时间法)由激光发生源发射一个激光脉
冲,当激光脉冲遇到物体时反射到发生源。测量激光发射时刻到接收时刻之间
的时间间隔,再除以光束,即可以计算出起点到目标距离;脉冲法通常用于远
距离大量程测量,测量距离从几百米到几公里,测量精度通常在厘米-分米,测
量时间短。相位法由发射源发射连续脉冲波,通过计算发射波和接收波间相位
差,从而计算距离;相位法通常用于近距离测量,测量距离从几十厘米到几十
米,测量精度通常可达毫米,测量时间比较长。三角法由发射源发射一束激光
,激光遇到目标物后反射到接收端。发射点,目标物,接收点构成一个三角形
,通过测量三角形角度,可以测量出仪器到目标距离。三角法通常用于非常近
距离测量,测量距离通常在几十毫米,测量精度可以达到微米级,测量时间非
常短。根据原理只有三角法的测距仪能够满足要求,但是激光测距仪有很昂贵
.......

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