基于UWB定位的餐廳服務(wù)機器人研究.pdf

1、近年來，隨著機器人越來越多的滲入到我們的生活中，具有自主感知決策和執(zhí)行功能的機器人得到了快速的發(fā)展，其中室內(nèi)自主移動機器人成為了機器人研究領(lǐng)域的熱點之一。實現(xiàn)室內(nèi)自主移動機器人的關(guān)鍵點在于實現(xiàn)機器人的定位，這也是最基本、最重要的任務(wù)。為了得到高精度、高可靠的機器人室內(nèi)定位信息，本文以餐廳服務(wù)機器人為對象，對室內(nèi)移動定位技術(shù)進(jìn)行了深入研究，實現(xiàn)了服務(wù)機器人在室內(nèi)的移動定位功能，使得機器人在餐廳的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下能夠自主移動到指定餐桌送餐，并自

2、主返回。本文對移動機器人進(jìn)行了系統(tǒng)性的整體研究，主要研究工作包括如下方面：
　　1、基于輪式移動機器人的構(gòu)造和特征，分析了不同輪式移動機器人的機械構(gòu)造以及優(yōu)缺點。建立了兩輪差速移動機器人的運動學(xué)模型，并構(gòu)建了移動機器人的機械系統(tǒng)及實驗平臺。
　　2、對輪式移動機器人的環(huán)境感知技術(shù)進(jìn)行了研究比較，通過對比目前市場上的不同傳感器，確定了本文輪式移動機器人的傳感器系統(tǒng)。包括工業(yè)紅外障礙物傳感器、超聲波避障傳感器的機器人外傳感器以及

3、采用加速度計陀螺儀的機器人內(nèi)傳感器。
　　3、深入研究了移動機器人的室內(nèi)定位技術(shù)，提出了一種基于超寬帶（UWB，Ultra-WideBand）技術(shù)的室內(nèi)無線定位系統(tǒng)。此系統(tǒng)充分利用超寬帶信號的時間超分辨性、高穿透性等優(yōu)點，采用基于接收信號時間法（TOA）來得到距離值，再通過圓周定位算法解算出移動機器人的位置坐標(biāo)，實現(xiàn)了移動機器人在餐廳內(nèi)的實時定位。由于通過接收時間轉(zhuǎn)換得到的距離值存在一定的誤差，本文采用卡爾曼濾波進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)了高

4、精度的定位值。
　　4、本文設(shè)計了上位機的定位系統(tǒng)以及機器人調(diào)度軟件，采用C++Bulider編寫上位機軟件，通過WIFI與下位機軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，從而發(fā)布移動機器人的運動控制以及任務(wù)指示。設(shè)計了基于STM32的下位機機器人運動控制系統(tǒng)。以STM32為核心的下位機系統(tǒng)能夠?qū)崟r的接收機器人外傳感器的信號，以及機器人自身的位姿狀態(tài)，反饋回上位機系統(tǒng)進(jìn)行實時的控制以及調(diào)度。
　　本論文設(shè)計構(gòu)造了餐廳服務(wù)機器人的研究平臺，通過對