摘 要：檔案是社會發展的活化石，是智慧企業的重要組成部分。近年來，檔案庫藏數量的快速增長與檔案管理、編研服務需求之間的矛盾十分突出。

　　關鍵詞：智能機器人;無人化檔案館;條形碼

　　1 概述

　　檔案工作是一項記錄歷史、傳承文明、服務社會、造福人民的事業，是一項黨和國家事業發展不可或缺的基礎性、支撐性工作，為企業和經濟社會的發展作出了重要的貢獻。檔案館建設還是智慧城市建設的一部分，1994年在澳大利亞阿德萊德召開的信息通信自動化會議上首次提出“智慧城市”以來，作為智慧城市建設的一個組成部分，智慧檔案館的研究與建設備受檔案界重視，學術研究比較活躍。我國自2012年著手智慧城市建設以來，面向智慧檔案館的各項工作逐步展開和落實，并取得階段性成果。

　　2 檔案管理機器人的結構和控制技術

　　檔案機器人由移動底盤、升降臺和6DOF的輕型機械臂、條碼識別和RFID閱讀器組成。

　　2.1 無人化檔案館庫檔案定位及其盤點裝備的定位技術研究

　　智慧城市的首要問題是城市元素的定位，對檔案進行準確定位同樣是實現檔案自動化管理首先要解決的問題。此外，為實現智能機器人在館庫的自動行走，機器人本身也存在一個定位問題，定位技術還影響到機器人的總體設計方案。

　　目前已經發展出多種成熟的城市目標定位技術，如常用的北斗、GPS適合于室外目標的定位;適合于室內目標的定位技術也有多種，如紅外定位、超聲波定位、WiFi定位、藍牙定位、超高頻和RFID定位、視覺定位等多種技術。這些定位技術已經有應用于圖書館機器人的報道。

　　研究已有定位技術并考慮檔案館的特點，提出如下機器人和檔案方案：

　　基于條碼和RFID技術，實現檔案定位到盒，盤點到件的目標：

　　分析比較上述參考文獻幾種定位方法的原理、特點和性能，可以發現近場RFID定位技術作用距離可以控制，能在幾毫秒內得到檔案的大致位置，同時從眾多檔案中獲取檔案的標識信息，而且RFID標簽的體積小，造價低，易于安裝，是目前最適合于檔案庫房內檔案定位和識別的技術。為了實現檔案盒的精確定位，在每個檔案盒上粘貼檔案號條碼標簽，就可以實現檔案盒相對于機器人的坐標定位、以及檔案盒在架體的相對順序定位。

　　2.2 機械臂的結構及其運動方程求解

　　目前市場上已經有多種輕型機械臂供選擇，這些機械臂多參考了丹麥UR機器人的構形，本項目也采用這種機械臂，但針對檔案機器人的特點作了適當調整。如：針對原機械臂外形尺寸偏大，修改了機械臂的內部結構，使外形尺寸變“細”，避免了圖2中的第二關節旋轉180°時與第一關節的干涉，相應地擴大了機械臂的操作空間;又如：將小臂連桿長度359.8(如圖中虛線所示)加長至545.8，避免了小臂連桿與其它關節間的干涉。

　　機械臂自身座標系中的DH運動方程是：

　　式中，θi表示各關節轉角，di表示各關節連桿長度，分別在圖2中標出。對于給定的關節轉角，機械臂末端的位姿矩陣由下式給出：

　　由于檔案架各層高度是確定的，實際調試時無須求出運動方程的逆解，而是采用試算和現場實驗的方法得到機械臂盤點時的關節變量參數。試算的優化約束條件是：

　　條件1：機器人的重心坐標離車體幾何中心最近。

　　條件2：機械臂的所有部位占據的X方向尺寸最小。

　　試算結果如表1所示。

　　2.3 系統集成

　　檔案機器人是復雜的機電一體化設備，有多種電氣設備，因此設計多總線集成控制系統。

　　移動機器人模塊的驅動系統主要由四臺空心杯電機驅動四個行走輪(麥克納姆輪)實現檔案館庫內的平行移動，每臺電機上都有一個增量式編碼器用以測量行走輪的行走速度，并用來估算位移，四臺電機接入一個六軸控制器。移動機器人安裝有48V25AH鋰電池供電，電源管理系統包括電流保護開關、12V、5VDC-DC電源變換器可以給移動機器人的內部測控設備供電，并設有電壓——電量檢測功能，用于管控電池電量和電量補充管理;導航傳感器陣列由IIC總線連接。驅動、電源管理、導航三大系統通過CAN總線接入移動機器人的微控制器，微控制器通過RS232總線與機器人控制計算機連接。

　　機械臂模塊的六個關節采用模塊化設計，關節與關節之間通過CAN總線連接至機器人的控制計算機，由控制計算機上的機械臂控制軟件直接控制每個關節。可以看出，移動機器人、機械臂關節都視同CAN總線的一個節點。

　　盤點儀器有條碼識別和RFID識別兩個模塊，由機械臂末端關節供電。由于盤點檔案時通訊速率很高，為了避免總線阻塞引起機械臂的誤動作，通過藍牙總線與控制計算機通訊。

　　推薦閱讀：廣元市檔案專業中初級職稱評審論文要求