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1、分类号:TP24210710-2015132019硕士学位论文基于UWB技术的自主跟随机器人设计徐永立导师姓名职称李登峰副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2018年4月10号论文答辩日期2018年5月25日学位授予单位长安大学DesignofAutonomousFollowingRobotBasedonUWBTechnologyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuYongliSupervisor：Prof.LiDengfengChang’anUn
2、iversity,Xi’an,China摘要机器人是自动化技术、现代传感器技术以及人工智能技术的集中体现，其技术的发展水平已经成为衡量一个国家的制造水平和科技水平的重要标志。而移动机器人作为机器人的重要分支，在人们的日常生活中也得到广泛的应用，如扫地机器人、服务机器人等。本课题针对移动机器人的自主跟随问题，采用UWB技术及超声波模块实现目标定位和障碍检测，实现移动机器人在实验室环境下的目标跟随功能。论文以自主移动机器人目标跟随为核心内容展开具体的研究工作，首先，从系统实际需求出发提出系统的整体设计方案，并对主要器件进行选型；其次，对UWB基于TDOA
3、的目标坐标解算方法、移动机器人运动学建模及移动机器人控制策略进行了论述，阐明了移动机器人自主跟随的理论基础；接着，对主控板和BLDC双电机驱动板等主要电路模块进行设计；然后，对板级驱动软件、目标坐标解算软件、电机控制软件、目标跟随软件等主要软件进行设计，最终实现移动机器人自主跟随目标的功能。最后，对自主跟随机器人系统进行测试和分析。测试主要包括静态定位测试和动态跟随测试；静态定位测试表明UWB定位坐标解算算法具有可靠性和稳定性，其目标坐标的实测值和计算值之间的误差小于15cm；动态跟随测试表明移动机器人在实验室环境下可以对目标自主跟随，实现了系统设计
4、的目标。关键词：UWB技术，定位，自主跟随，机器人iAbstractRobotisaconcentratedembodimentofautomationtechnology,modernsensortechnologyandartificialintelligencetechnology,anditsdevelopmentlevelhasbecomeanimportantsymboltomeasurethemanufacturinglevelandtechnologylevelofacountry.Asanimportantbranchofrobot
5、,mobilerobotiswidelyusedinpeople'sdailylife,suchassweepingrobot,servicerobotandsoon.Aimingattheautonomousfollowingproblemofmobilerobot,thispaperadoptsUWBtechnologyandultrasonicmoduletoachievethegoallocalizationandobstacledetection,andrealizesthetargetfollowingfunctionofmobilero
6、botinlaboratoryenvironment.Thepapertakesthetargetfollowingasthecorecontentofautonomousmobilerobottocarryouttheconcreteresearchwork,firstly,itputsforwardthewholedesignschemeofthesystemfromtheactualdemandofthesystem,andchoosesthemaindevices.secondly,thispaperdiscussesthetargetcoo
7、rdinatesolutionmethodofUWBbasedonTDOA,kinematicsmodelingofmobilerobotandcontrolstrategyofmobilerobot,andexpoundsthetheoreticalfoundationofautonomousfollowerofmobilerobot;afterthat,themaincircuitmodulessuchasthemaincontrolboardandBLDCdualmotordriveboardaredesigned;then,themainso
8、ftwaresuchasboardleveldrivesoftware,targetcoordinateso
