基于UWB的移動(dòng)機(jī)器人定位與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著智能化設(shè)備的不斷發(fā)展，人們對(duì)于智能機(jī)器人的需求也在向著靈活性、便捷性、多平臺(tái)方向延伸。如今智能機(jī)器人已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、航天、服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域，本設(shè)計(jì)旨在以服務(wù)機(jī)器人為研究背景，引入新型UWB超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，通過通信完成機(jī)器人位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)設(shè)計(jì)無線模塊控制其運(yùn)動(dòng)，研究多種路徑規(guī)劃算法并實(shí)現(xiàn)仿真，與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，完成機(jī)器人自導(dǎo)航、自校正的任務(wù)。主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.深入研究UWB定位技術(shù)及其定位方式。當(dāng)

2、今，Wi-Fi、藍(lán)牙等室內(nèi)定位技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但它們?cè)谕ㄐ啪嚯x、功耗、精度等方面尚存在不同程度的缺陷。本文引入的UWB超寬帶定位技術(shù)因其超寬頻特性、無載波發(fā)送信號(hào)等特點(diǎn)，具有功耗小、保密性強(qiáng)、穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)深入研究了UWB定位技術(shù)，同時(shí)分析了TOA、TDOA等多種定位方式。
　　2.設(shè)計(jì)顯示控制平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡。在WPF框架下設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過UDP通信協(xié)議完成與定位引擎的通信，獲取附著在機(jī)器人身上標(biāo)簽的數(shù)

3、據(jù)信息，經(jīng)過一系列處理以坐標(biāo)的形式顯示在平臺(tái)上，并以單點(diǎn)、連續(xù)軌跡等方式顯示在坐標(biāo)地圖中。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)載入繪圖功能，便于實(shí)驗(yàn)中對(duì)機(jī)器人位置信息進(jìn)行分析。
　　3.環(huán)境建模，研究路徑規(guī)劃算法并實(shí)現(xiàn)仿真。本文使用柵格地圖的方式實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模，同時(shí)主要對(duì)BFS算法、Dijkstra算法及A*算法進(jìn)行深入研究，并在C＃語言環(huán)境下進(jìn)行仿真，比較三種算法的性能。在A*算法里使用了堆優(yōu)化的方法，減少了算法的時(shí)間復(fù)雜度。
　　

4、4.設(shè)計(jì)無線通信模塊，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用無線通信的模式完成與機(jī)器人通信，在顯示控制平臺(tái)設(shè)計(jì)無線模塊，并以一定的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制及狀態(tài)查詢。另外為了操作的便捷性，對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行封裝，設(shè)計(jì)了鍵盤控制模式。
　　5.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。將路徑規(guī)劃與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自導(dǎo)航、自規(guī)劃功能，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)闄C(jī)器人兩輪氣壓的不同、電池電壓等原因會(huì)造成實(shí)際行駛距離和規(guī)劃的不同，本設(shè)計(jì)中加入了閉環(huán)控制模塊，通過判斷