基于uwb定位的餐廳服務機器人研究

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1、學校代碼：１０２７０分類號；ＴＰ２４２．６學號?。牐保常玻玻埃埃梗梗保崳姡崳娭构继浣~乂多碩±學位論文基于ＵＷＢ定位的餐廳服務機器人研究學院；信息與機電工糧學院專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)？研究方向：嵌入式與通信控制系統(tǒng)’硏究生姓名：包惜傑指導教師：張且強：２０１６年３月完成日期論女獨創(chuàng)性聲明本論文是我個人在導師指導Ｆ進行的研巧Ｘ作及取得的研究成果。論文ｌ地方外，不包含巧他人或機構己經(jīng)發(fā)表或撰寫中除了特別加ｉｌ標注和致謝的過的研巧

2、成果。其他岡志對本研究的啟發(fā)和所做的貢獻均已化論文中做了明確的聲明并巧示丫謝意。。＾５－５：／作者簽名：Ｈ期２包佐、論文使用授權聲明：，即學校本人完全了解上海師范大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定Ｌ，可有權保留送交論文的復印件允許論文被杳閱和借閱；學校義公布論文的、全部或部分內(nèi)容，可站采用影印縮印或其它手段保存論文。保密的論文化解密后遵守此規(guī)定。－Ｓ，忘１：ｆ名：ｎ期作者簽名導師簽糸Ｉ４興觀上海師范大學碩士學位論文摘要摘要近年來，隨著機器人越來越多的滲入到我們

3、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域的熱點之一。實現(xiàn)室內(nèi)自主移動機器人的關鍵點在于實現(xiàn)機器人的定位，這也是最基本、最重要的任務。為了得到高精度、高可靠的機器人室內(nèi)定位信息，本文以餐廳服務機器人為對象，對室內(nèi)移動定位技術進行了深入研究，實現(xiàn)了服務機器人在室內(nèi)的移動定位功能，使得機器人在餐廳的結構化環(huán)境下能夠自主移動到指定餐桌送餐，并自主返回。本文對移動機器人進行了系統(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造

4、和特征，分析了不同輪式移動機器人的機械構造以及優(yōu)缺點。建立了兩輪差速移動機器人的運動學模型，并構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)境感知技術進行了研究比較，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，提出了一種基于超寬帶（UWB，Ultra-WideBand）技術的室內(nèi)無線定位系統(tǒng)。此系統(tǒng)充分利用超寬帶信號的時間

5、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，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行優(yōu)化，實現(xiàn)了高精度的定位值。4、本文設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指示。設計了基于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)

6、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)進行實時的控制以及調(diào)度。本論文設計構造了餐廳服務機器人的研究平臺，通過對室內(nèi)定位技術等方面的研究，實現(xiàn)的定位算法經(jīng)過大量的實驗驗證，具有很高的可靠性和高精度，對室內(nèi)環(huán)境下移動機器人的研究提供了一定的參考價值。關鍵詞：輪式餐廳服務機器人；UWB定位；TOA；STM32IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractInrecentyears,moreand

7、moreroboticsseepintoourlives,withownperceptionofdecision-makingandexecutingrobothasbeenrapiddevelopment,inwhichtheinteriorofautonomousmobilerobothasbecomeoneofthehotareasofroboticsresearch.Thekeypointtoachieveindoorautonomousmobilerobotistoachievethepo

8、sitioningoftherobot,whichisthemostbasicandimportanttask.Inordertoobtainhigh-precision,highlyreliablerobotindoorpositioninginformation,thepaperrestaurantservicerobotsinindoorpositioningtechnologyin-depthresearchandanalysis,toachieveamobi