基于WiFi定位的高铁用自主送餐车的软件设计

发布时间：2020-04-29 12:02

【摘要】：随着机器人技术的不断发展,服务机器人因为其能够完成枯燥耗时的工作而被广泛应用于人们的日常生活中。关于服务机器人的研究,软件功能和定位技术一直是其研究热点。目前,尚未有人开发出针对高铁列车这一特定环境中使用的送餐机器人。基于这一现象,本项目设计开发了高铁用的自主送餐车,其能够代替高铁服务人员完成枯燥耗时的送餐工作,具有十分重要的意义。本文针对本项目开发的自主送餐车进行了定位技术和软件功能研究,设计了基于WiFi定位的自主送餐车软件系统,主要工作包括:(1)针对高铁列车这一特殊的应用环境,对常用的定位技术进行分析、比较,结合环境条件、硬件成本以及定位需求,选用基于WiFi信号的位置指纹定位方法。重点研究位置指纹定位方法的相关方案,提出改进的位置指纹定位方法。将环境划分为多个子区域,使用中值滤波对离线阶段采集到的信号数据进行处理,再使用SVM分类定位算法,将定位问题转化为区域分类问题。并对仿真结果进行分析,针对定位误差产生的原因,提出了一种适用于实际环境的定位结果校正方法,提高定位精度。(2)针对本项目应用场景,采用Java语言编写自主送餐车上位机软件系统,其包括了设备管理系统和定位系统:设备管理系统能够显示送餐车的实时状态信息,对送餐车进行实时控制,方便对送餐车进行监控;定位系统是基于本文提出的定位算法设计的。并且,针对底层控制器的通讯条件,使用Modbus/TCP通讯实现上位机与下位机底层控制器的无线通讯,完成数据交互。(3)对本文设计的上位机软件系统进行测试,经验证,基于WiFi定位的自主送餐车软件系统功能达到了预期效果。
【图文】：

机器人

送餐服务需求量大，服务质量要求高的特定环境，设计开发了一款在高铁送餐车，其可以代替高铁送餐人员为乘客提供订餐与送餐服务。一方面，以节约人力，节省人力资本；另一方面，自主送餐车可以实现乘客随时进时间取餐等功能，让乘客感受到更加智能化的服务。基于本项目设计的自文设计并实现了基础的上位机软件系统，集成了设备管理系统与定位系统外研究现状外服务机器人研究现状在移动机器人的研究开发上起步较早，并且美国、日本、欧洲、韩国等纷人研究计划，加大了机器人发展力度，取得很多成果。移动机器人的研究纪 60 年代，斯坦福研究院的人工智能中心于 1960 年到 1972 年研制的移动y（如图 1-1）是世界上第一台真正意义上的移动机器人，Shakey 机器人装摄像机、测距仪、传感器、驱动电机以及编码器等，由两台计算机通过无制，其可以进行简单的自主导航[8]。

移动机器人,机器人

获得了较好的市场反馈，在此之后，iRobot 先后推出了擦地机器人、擦窗机器人、泳池清洁机器人、管道清洁机器人，这推动了清洁机器人的不断研究与发展，，使得清洁机器人成为目前人类日常生活中较为常见的服务机器人。2012 年，亚马逊作为电商巨头，斥巨资收购了 Kiva systems 公司的机器人项目，利用 Kiva 机器人（如图 1-2.(a)）高效地完成订单的分拣操作，实现了亚马逊物流强大的仓储能力。Kiva 移动执行系统作为顶尖的自主移动机器人技术，包括了视觉导航的巡航定位技术、自主充电动力补充技术、WiFi 无线通讯技术和智能化的软件系统技术。Kiv机器人及其相关的数据系统将亚马逊的物流配送变得灵活，不仅提高了运输效率，也提高了执行准确性。在送餐机器人的研究上，目前 JustEat 外卖公司与英国 Starship 科技公司合作开发的外卖机器人已经出现在大街上（如图 1-2.(b)），订餐人员实现用手机 APP 解锁机器人获取外卖。该送餐机器人底部 6 个轮子，上方为货舱，能够承载 9 公斤左右的货物，速度每小时 6.4 公里，并且前方和后方总共布置 9 个摄像头，以实现实时的路况观察，同时配置有导航系统和避障软件负责选择线路，避开行人及路障。并且，该机器人的智能控制系统与后台数据库相连，工作人员可以使用手机 APP 控制机器人。
【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】：TN92;TP242

【参考文献】