基于UWB的移動機器人定位與運動狀態(tài)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著智能化設備的不斷發(fā)展，人們對于智能機器人的需求也在向著靈活性、便捷性、多平臺方向延伸。如今智能機器人已經(jīng)廣泛的應用于工業(yè)、航天、服務業(yè)等領域，本設計旨在以服務機器人為研究背景，引入新型UWB超寬帶室內定位系統(tǒng)，通過通信完成機器人位置的實時監(jiān)測，同時設計無線模塊控制其運動，研究多種路徑規(guī)劃算法并實現(xiàn)仿真，與機器人運動相結合，完成機器人自導航、自校正的任務。主要工作內容及創(chuàng)新點如下:
　　1.深入研究UWB定位技術及其定位方式。當

2、今，Wi-Fi、藍牙等室內定位技術已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但它們在通信距離、功耗、精度等方面尚存在不同程度的缺陷。本文引入的UWB超寬帶定位技術因其超寬頻特性、無載波發(fā)送信號等特點，具有功耗小、保密性強、穿透力強等優(yōu)點。本設計深入研究了UWB定位技術，同時分析了TOA、TDOA等多種定位方式。
　　2.設計顯示控制平臺，實時監(jiān)測機器人運動軌跡。在WPF框架下設計平臺，通過UDP通信協(xié)議完成與定位引擎的通信，獲取附著在機器人身上標簽的數(shù)

3、據(jù)信息，經(jīng)過一系列處理以坐標的形式顯示在平臺上，并以單點、連續(xù)軌跡等方式顯示在坐標地圖中。同時對數(shù)據(jù)信息進行存儲，設計載入繪圖功能，便于實驗中對機器人位置信息進行分析。
　　3.環(huán)境建模，研究路徑規(guī)劃算法并實現(xiàn)仿真。本文使用柵格地圖的方式實現(xiàn)環(huán)境建模，同時主要對BFS算法、Dijkstra算法及A*算法進行深入研究，并在C＃語言環(huán)境下進行仿真，比較三種算法的性能。在A*算法里使用了堆優(yōu)化的方法，減少了算法的時間復雜度。
　　

4、4.設計無線通信模塊，控制機器人運動。本設計采用無線通信的模式完成與機器人通信，在顯示控制平臺設計無線模塊，并以一定的通信協(xié)議實現(xiàn)對機器人的運動控制及狀態(tài)查詢。另外為了操作的便捷性，對通信協(xié)議進行封裝，設計了鍵盤控制模式。
　　5.機器人運動控制。將路徑規(guī)劃與機器人運動相結合，實現(xiàn)機器人的自導航、自規(guī)劃功能，但在實際實驗中，因為機器人兩輪氣壓的不同、電池電壓等原因會造成實際行駛距離和規(guī)劃的不同，本設計中加入了閉環(huán)控制模塊，通過判斷