一种基于UWB的室内机器人定位控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，属于机器人应用技术领域，包括：位于同一水平面上的三个定位模块；定位模块为UWB定位基站；安装于机器人和每件物品上的定位标签；安装于机器人上的六轴姿态测量传感器；与机器人进行数据交互的控制终端，每件物品上设置有身份识别码，所述机器人上安装有扫码枪，所述机器人安装有语音播报模块和避障模块。本发明专利技术通过多个UWB定位基站对室内的物品和机器人位置进行准确定位，随后通过控制终端控制机器人到达相应物品的位置进行取放物品，一方面适用于行动不便的人群，另外一方面也避免了交叉感染，减少病毒传播的环节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB的室内机器人定位控制系统
本专利技术属于机器人应用
，具体涉及一种基于UWB的室内机器人定位控制系统。
技术介绍
近年来，随着科技的快速发展，机器人的应用领域越来越广泛，特别是在一些高危领域，比如探险、危化学品的生产线等；或者是在一些高精端的无尘工厂，机器人已经得到了广泛的应用，但是针对于一些民用领域，比如餐馆，居家等，机器人则处于起步阶段；在一些特殊情况下，比如高危传染病的病房，机器人与人类相比，无形中具有更大的优势，在传染病流行的地区，机器人的存在能够减少不必要的污染环节，为此，人们对无人餐馆的需求越来越迫切，众所周知，定位技术是机器人的核心技术之一，在野外，机器人可以利用GPS或者北斗进行定位，但是在室内，受到建筑物的遮挡，传统的定位技术很难满足室内高精度定位的需求，为此，涉及开发一种基于UWB的室内机器人定位控制系统显得是尤为重要。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，通过多个UWB定位基站对室内的物品和机器人位置进行准确定位，随后计算出机器人行进的路线和角度，通过控制终端控制机器人到达相应物品的位置进行取放物品。本专利技术的目的是提供一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，至少包括：位于同一水平面上的三个定位模块；所述定位模块为UWB定位基站；安装于机器人和每件物品上的定位标签；安装于机器人上的六轴姿态测量传感器；与所述机器人进行数据交互的控制终端；其中：所述机器人行进转动的角度θ具体计算过程为：假设三个UWB定位基站对应的点位分别为S0、S1和S2，A为初始时刻定位标签的位置，通过UVB模块的测距与定位，获取定位标签到三基站的距离，当定位标签接收到来自目标基站S0的信号，控制终端控制小车按初始方向行进一小段距离，得到实时A’的位置信息；V1为小车前进方向的向量(∣V1∣＝∣AA’∣),V2为实时位置到目标点方向的向量(∣V2∣＝∣A’B∣)，将V2平移至A’点进行分析，则在此时小车需要转向目标点的角度为向量V1与V2的夹角θ：由得出小车需要转动的角度θ。优选地，每件物品上设置有身份识别码，所述机器人上安装有扫码枪。优选地，所述机器人和控制终端上均安装有通信用的Zigbee模块。优选地，所述UWB定位基站为UWB1000定位模块。优选地，所述六轴姿态测量传感器为JY61P姿态传感器。优选地，所述机器人安装有语音播报模块。优选地，所述机器人安装有避障模块。本专利技术具有的优点和积极效果是：1、本专利技术通过多个UWB定位基站对室内的物品和机器人位置进行准确定位，随后计算出机器人行进的路线和角度，通过控制终端控制机器人到达相应物品的位置进行取放物品，一方面适用于行动不便的人群，另外一方面也避免了交叉感染，减少病毒传播的环节；2、本专利技术采用的各项技术均为较为成熟的现有技术，因此，实施采购和搭建比较方便，稳定性高。附图说明图1为本专利技术优选实施例的结构框图；图2为本专利技术优选实施例的角度计算示意图；图3为本专利技术优选实施例中机器人右转角度示意图；图4为本专利技术优选实施例中机器人左转角度示意图；图5为本专利技术优选实施例中机器人左转角度示意图；图6为本专利技术优选实施例中机器人右转角度示意图；图7为本专利技术优选实施例二次导航示意图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如图1和图2所示，本专利技术的技术方案为：一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，包括：位于同一水平面上的三个定位模块；所述定位模块为UWB定位基站；安装于机器人和每件物品上的定位标签；安装于机器人上的六轴姿态测量传感器；与所述机器人进行数据交互的控制终端；其中：所述机器人行进转动的角度θ具体计算过程为：假设三个UWB定位基站对应的点位分别为S0、S1和S2，A为初始时刻定位标签的位置，通过UVB模块的测距与定位，获取定位标签到三基站的距离，当定位标签接收到来自目标基站S0的信号，控制终端控制小车按初始方向行进一小段距离，得到实时A’的位置信息；V1为小车前进方向的向量(∣V1∣＝∣AA’∣),V2为实时位置到目标点方向的向量(∣V2∣＝∣A’B∣)，将V2平移至A’点进行分析，则在此时小车需要转向目标点的角度为向量V1与V2的夹角θ：由得出小车需要转动的角度θ。在测算出小车需要转动的角度后，还需要告诉小车应该左转还是右转。同样给与向量V1与V2同一起点，分情况讨论可以得出：(1)当θ1>θ2时：判断条件θ1-θ2-θ<0.5°时，判定此时的θ1-θ2就是小车需要转动的角度θ，此时小车应该向右转，如图3所示；θ1-θ2-θ>0.5°时，我们判定此时的θ1-θ2不是小车需要转动的角度θ，此时小车应该向左转，如图4所示。(2)当θ2>θ1时：判断条件θ2-θ1-θ<0.5°时，判定此时的θ2-θ1就是小车需要转动的角度θ，此时小车应该向左转如图5所示；θ2-θ1-θ>0.5°时，我们判定此时的θ2-θ1不是小车需要转动的角度θ，此时小车应该向右转，如图6所示。请参阅图7，由于标签定位存在误差，小车旋转控制不是完全精确，因此一次结算有可能无法让小车准确的到达目的地。因此让小车返回其实际所转角度，当它与θ不一致时，我们会不断检测小车的实时位置(x1,y1)与目标点(x2,y2)之间的距离D：当小车与目标地的最小距离小于10cm时，则让小车停止，即视为到达终点；若小车与目标地的最小距离大于10cm时，小车在停止后需要重新进行一次角度测算与角度感知的过程，获得一个新的角度后前进，直到到达目的地附近。这大大提高了小车寻址的精度。在本优选实施例中：UWB的室内定位功能是通过室内布置三个已知坐标的定位基站，需要定位的机器人和物品设备携带定位标签，标签按照一定的频率发射脉冲，不断和三个已知位置的基站进行测距，通过一定的精确算法定出标签的位置；测量算法为现有技术，因此此处不再赘述；为了放置取错物品，本专利技术在上述优选实施例的基础上，在每件物品上设置有身份识别码，所述机器人上安装有扫码枪，上述身份识别码优选的是技术比较成熟的二维码。由于并非所有的室内环境都覆盖了WIFI信号，蓝牙传输受限于距离且易受干扰，故在上述优选实施例的基础上，本实施例采用组网简单、传输距离较长的Zigbee模块进行无线数据传输。即所述机器人和控制终端上均安装有通信用的Zigbee模块。Zigbee网络具有三种节点：终端节点(精简功能设备)、路由结点(全功能设备)、中心节点(网络协调器)，由三种节点组成了Zigbee网络的3种拓扑结构：星型、树形和网状网络拓扑。(1)星型网络拓扑，由三种节点组成。网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，其特征在于，包括：/n位于同一水平面上的三个定位模块；所述定位模块为UWB定位基站；/n安装于机器人和每件物品上的定位标签；/n安装于机器人上的六轴姿态测量传感器；/n与所述机器人进行数据交互的控制终端；其中：/n所述机器人行进转动的角度θ具体计算过程为：/n假设三个UWB定位基站对应的点位分别为S

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的室内机器人定位控制系统，其特征在于，包括：
位于同一水平面上的三个定位模块；所述定位模块为UWB定位基站；
安装于机器人和每件物品上的定位标签；
安装于机器人上的六轴姿态测量传感器；
与所述机器人进行数据交互的控制终端；其中：
所述机器人行进转动的角度θ具体计算过程为：
假设三个UWB定位基站对应的点位分别为S0、S1和S2，A为初始时刻定位标签的位置，通过UVB模块的测距与定位，获取定位标签到三基站的距离，当定位标签接收到来自目标基站S0的信号，控制终端控制小车按初始方向行进一小段距离，得到实时A’的位置信息；V1为小车前进方向的向量(∣V1∣＝∣AA’∣),V2为实时位置到目标点方向的向量(∣V2∣＝∣A’B∣)，将V2平移至A’点进行分析，则在此时小车需要转向目标点的角度为向量V1与V2的夹角θ：由得出小车需要转动的角度θ。

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【专利技术属性】
技术研发人员：蒙泽新，王炅昱，周和兴，
申请(专利权)人：蒙泽新，
类型：发明
国别省市：陕西;61