基于uwb定位的餐厅服务机器人研究

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1、学校代码：１０２７０分类号；ＴＰ２４２．６学号！１３２２００９９１＊止辜啼絶乂多硕±学位论文基于ＵＷＢ定位的餐厅服务机器人研究学院；信息与机电工糧学院专业：通信与信息系统？研究方向：嵌入式与通信控制系统’硏究生姓名：包惜傑指导教师：张且强：２０１６年３月完成日期论女独创性声明本论文是我个人在导师指导Ｆ进行的研巧Ｘ作及取得的研究成果。论文ｌ地方外，不包含巧他人或机构己经发表或撰写中除了特别加ｉｌ标注和致谢的过的研巧

2、成果。其他岡志对本研究的启发和所做的贡献均已化论文中做了明确的声明并巧示丫谢意。。＾５－５：／作者签名：Ｈ期２包佐、论文使用授权声明：，即学校本人完全了解上海师范大学有关保留、使用学位论文的规定Ｌ，可有权保留送交论文的复印件允许论文被杳阅和借阅；学校义公布论文的、全部或部分内容，可站采用影印缩印或其它手段保存论文。保密的论文化解密后遵守此规定。－Ｓ，忘１：ｆ名：ｎ期作者签名导师签糸Ｉ４兴觀上海师范大学硕士学位论文摘要摘要近年来，随着机器人越来越多的渗入到我们

3、的生活中，具有自主感知决策和执行功能的机器人得到了快速的发展，其中室内自主移动机器人成为了机器人研究领域的热点之一。实现室内自主移动机器人的关键点在于实现机器人的定位，这也是最基本、最重要的任务。为了得到高精度、高可靠的机器人室内定位信息，本文以餐厅服务机器人为对象，对室内移动定位技术进行了深入研究，实现了服务机器人在室内的移动定位功能，使得机器人在餐厅的结构化环境下能够自主移动到指定餐桌送餐，并自主返回。本文对移动机器人进行了系统性的整体研究，主要研究工作包括如下方面：1、基于轮式移动机器人的构造

4、和特征，分析了不同轮式移动机器人的机械构造以及优缺点。建立了两轮差速移动机器人的运动学模型，并构建了移动机器人的机械系统及实验平台。2、对轮式移动机器人的环境感知技术进行了研究比较，通过对比目前市场上的不同传感器，确定了本文轮式移动机器人的传感器系统。包括工业红外障碍物传感器、超声波避障传感器的机器人外传感器以及采用加速度计陀螺仪的机器人内传感器。3、深入研究了移动机器人的室内定位技术，提出了一种基于超宽带（UWB，Ultra-WideBand）技术的室内无线定位系统。此系统充分利用超宽带信号的时间

5、超分辨性、高穿透性等优点，采用基于接收信号时间法（TOA）来得到距离值，再通过圆周定位算法解算出移动机器人的位置坐标，实现了移动机器人在餐厅内的实时定位。由于通过接收时间转换得到的距离值存在一定的误差，本文采用卡尔曼滤波进行优化，实现了高精度的定位值。4、本文设计了上位机的定位系统以及机器人调度软件，采用C++Bulider编写上位机软件，通过WIFI与下位机软件进行数据传输通信，从而发布移动机器人的运动控制以及任务指示。设计了基于STM32的下位机机器人运动控制系统。以STM32为核心的下位机系统

6、能够实时的接收机器人外传感器的信号，以及机器人自身的位姿状态，反馈回上位机系统进行实时的控制以及调度。本论文设计构造了餐厅服务机器人的研究平台，通过对室内定位技术等方面的研究，实现的定位算法经过大量的实验验证，具有很高的可靠性和高精度，对室内环境下移动机器人的研究提供了一定的参考价值。关键词：轮式餐厅服务机器人；UWB定位；TOA；STM32IAbstractShanghaiNormalUniversityMasterofPhilosophyAbstractInrecentyears,moreand

7、moreroboticsseepintoourlives,withownperceptionofdecision-makingandexecutingrobothasbeenrapiddevelopment,inwhichtheinteriorofautonomousmobilerobothasbecomeoneofthehotareasofroboticsresearch.Thekeypointtoachieveindoorautonomousmobilerobotistoachievethepo

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