基于UWB定位的智能割草机设计及路径规划研究

发布时间：2020-07-18 09:57

【摘要】：随着智能机器人相关技术的进步和城市绿化面积的增加,智能割草机相关产业也得到大力发展。在不需人为干预的情况下,智能割草机具有自动割草、自动回基站充电、自动识别边界等功能。但目前市场大部分智能割草机并未解决室外精确定位的问题,所以大都采用随机规划的方式进行割草,这将导致割草效果参差不齐、部分区域遗漏、整体作业效率低。在上一代智能割草机的基础之上,本文对新一代智能割草机改进设计,并对智能割草机相关的路径规划算法展开研究。本文对智能割草机的驱动电机控制系统做出相应改进,驱动电机控制系统主要由驱动芯片、姿态传感器、MCU构成,该系统使机身以一定角度向前行进,保持直线,从而保证最终割草效果以及路径规划的实施。智能割草机的主控制软件系统是基于RTX嵌入式实时操作系统并采用多任务模块化进行设计。定位系统采用UWB定位与航迹推算相结合的定位方式,扩大了单一使用UWB的定位范围,其中UWB定位系统由定位基站、定位标签构成。实验表明可以将智能割草机定位精确到亚米级别,为后续路径规划提供基础。在路径规划方面,主要以全局静态已知环境为研究背景,针对智能割草机作业的地图构建,点到点的最优路径算法和全区域覆盖算法展开研究,通过仿真验证了相关算法的可行性。最后本文通过相关实验验证经过改进的驱动控制系统、定位系统的功能以及路径规划算法的可行性,为新一代智能割草机批量生产提供技术积累。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU986.32
【图文】：

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东南大学硕士学位论文在 2014 年瑞典 Husqvarna 公司设计了一种太阳能混合动力智能割草机——即能割草机“瓦力”，它的供电系统包含蓄电池供电系统和太阳能供电系统。当太阳法供电时,则由蓄电池提供动力可持续工作 1 个小时,图 1-1 所示。另外该公Automower 系列智能割草机自从 1995 年开始不断得到改进和完善，该智能割草机三种方式检测来自充电座机、引导线和边界线的信号使其能够可靠地找到路线，而在草坪上留下多余的标记，见图 1-2。另外，Husqvarna 也为用户提供手机端Automower 应用程序，用户可以在任何地方都可以控制和跟踪智能割草机，通过用程序用户还可以从全球任何地方接收机器的当前状态并将“开始”、“停止”和放”命令发送到智能割草机上。

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用程序用户还可以从全球任何地方接收机器的当前状态并将“开始”、“停止”和“停放”命令发送到智能割草机上。图 1-1 Husqvarna 太阳能割草机图 1-2Automower 太阳能割草机以色列 Robomow 公司推出的 RS612 智能割草机相应的也配备手机客户端程序，而该智能割草机的最大特点是利用蓝牙通讯方式手机可以操控智能割草机，从而设定割草过程的行驶路径从而剪出各种图案，图 1-3 所示。这一点是一个不错的创意，但是如果距离过大割草机不能和手机进行通讯，将可能导致失控。

【参考文献】