基于UWB定位技术的导购机器人研究
发布时间：2022-12-06 19:01
随着机器人技术的不断发展,以及人们对高品质生活的不懈追求,导购机器人、迎宾机器人、讲解机器人等服务型机器人越来越多的进入到消费者的日常生活中。此类服务机器人的主要应用场景是商场、超市、博物馆等室内环境,其中室内定位和导航是其关键技术,也是服务机器人领域的主要研究热点。目前,传统的导购机器人、迎宾机器人、讲解机器人等服务机器人主要采用磁条定位、二维码定位、激光定位、视觉定位等定位方式。其中,磁条和二维码定位方式需要在地面铺设磁条或二维码,存在着易破损、维护困难、破坏商场整体形象等缺点;激光和视觉定位对商品货架位置经常改变、布置有大量玻璃橱窗的商场环境存在着无法自主定位、环境适应能力差的问题。针对以上所存在的问题,课题研究一种基于UWB无线定位技术的导购机器人。具体研究内容如下:一、面向室内非结构化环境的导购机器人结构设计。针对导购机器人的室内非结构化使用环境,提出了一种跷跷板式的机器人底盘悬挂机构,使机器人对高度为10mm的凸起和宽度为15mm的沟槽具有良好的越障能力,从而保证在室内非结构化环境下的稳定移动能力。在此基础上,对机器人机械结构各关键部件的参数进行了设计,最后对机器人结构进行...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 服务机器人研究现状及分析
1.2.2 服务机器人室内定位技术研究现状及分析
1.2.3 室内服务机器人路径跟踪控制方法研究现状及分析
1.3 论文研究内容
第二章 导购机器人结构设计
2.1 导购机器人应用场景分析
2.2 导购机器人结构设计指标
2.3 导购机器人移动底盘结构总体构型
2.4 导购机器人移动底盘关键参数设计
2.5 导购机器人整体结构
2.6 本章小结
第三章 基于UWB定位技术的路径跟踪控制方法研究
3.1 导购机器人工作模式分析
3.2 基于UWB的导购机器人室内定位方法研究
3.2.1 UWB室内定位系统布局分析
3.2.2 基于TOF的定位方法研究
3.2.3 基于卡尔曼滤波的改进Chan算法研究
3.2.4 仿真模型
3.2.5 仿真结果分析
3.3 导购机器人直线路径跟踪控制方法研究
3.3.1 导购机器人运动学分析
3.3.2 LQR最优控制
3.3.3 基于LQR的导购机器人路径跟踪控制方法研究
3.3.4 基于PID-LQR的导购机器人路径跟踪控制方法研究
3.3.5 仿真分析
3.4 本章小结
第四章 机器人控制系统设计
4.1 控制系统硬件设计
4.1.1 控制系统整体结构设计
4.1.2 室内定位系统硬件设计
4.1.3 运动控制系统硬件设计
4.2 控制系统软件设计
4.2.1 室内定位系统软件设计
4.2.2 运动控制系统软件设计
4.3 本章小结
第五章 实验研究
5.1 实验平台搭建
5.2 室内定位实验
5.2.1 静态室内定位实验
5.2.2 动态室内定位实验
5.3 机器人直线路径跟踪实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈服务机器人的应用现状和发展前景[J]. 王玉山,王伟,李仲阳,李超艺,李昕达,褚凌慧,宋家洛,吴海超. 机电工程技术. 2017(02)
[2]一种基于虚拟力的无人机路径跟踪控制方法[J]. 王勋,张代兵,沈林成. 机器人. 2016(03)
[3]油气管道机器人技术现状及发展趋势[J]. 刘清友. 西华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[4]室内激光雷达导航系统设计[J]. 史风栋,刘文皓,汪鑫,丁娟,史屹君,修春波. 红外与激光工程. 2015(12)
[5]基于RBF神经网络的机器人的路径跟踪控制[J]. 杨兴明,李文静,朱建. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]中国机器人产业发展现状与展望[J]. 曲道奎. 中国科学院院刊. 2015(03)
[7]基于Kinect的移动机器人大视角3维V-SLAM[J]. 辛菁,苟蛟龙,马晓敏,黄凯,刘丁,张友民. 机器人. 2014(05)
[8]基于视觉与RFID的机器人自定位抓取算法[J]. 李昕,刘路. 计算机工程. 2012(23)
[9]动态环境下基于多人工鱼群算法和避碰规则库的机器人路径规划[J]. 徐晓晴,朱庆保. 电子学报. 2012(08)
[10]地固系下四元数和卡尔曼滤波方法的惯导初始精对准研究[J]. 柴华,王勇,许大欣,王虎彪. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(01)
硕士论文
[1]基于视觉和惯性导航动态组合定位方法研究[D]. 张云.西安工业大学 2018
[2]用于服务机器人导航的视觉环境感知研究[D]. 邵帅.中国科学技术大学 2018
[3]基于超宽带与惯性导航的联合定位方法的研究[D]. 卢莹锚.华东理工大学 2018
[4]商店导购服务机器人设计与研究[D]. 梁权攀.华南理工大学 2017
[5]惯性定位系统综合平台的设计与实现[D]. 兰庭娄.西安科技大学 2017
[6]基于ROS的惯性导航和视觉信息融合的移动机器人定位研究[D]. 王德智.哈尔滨工业大学 2017
[7]商场导购机器人的路径规划与交互式导航[D]. 郭江.西南科技大学 2017
[8]基于惯性测量的主动室内定位系统研究[D]. 陈天啸.江南大学 2014
[9]结构环境下的服务机器人控制[D]. 孙树强.哈尔滨工程大学 2012
[10]室内自主移动机器人的定位研究[D]. 于克.燕山大学 2009
本文编号：3711462
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 服务机器人研究现状及分析
1.2.2 服务机器人室内定位技术研究现状及分析
1.2.3 室内服务机器人路径跟踪控制方法研究现状及分析
1.3 论文研究内容
第二章 导购机器人结构设计
2.1 导购机器人应用场景分析
2.2 导购机器人结构设计指标
2.3 导购机器人移动底盘结构总体构型
2.4 导购机器人移动底盘关键参数设计
2.5 导购机器人整体结构
2.6 本章小结
第三章 基于UWB定位技术的路径跟踪控制方法研究
3.1 导购机器人工作模式分析
3.2 基于UWB的导购机器人室内定位方法研究
3.2.1 UWB室内定位系统布局分析
3.2.2 基于TOF的定位方法研究
3.2.3 基于卡尔曼滤波的改进Chan算法研究
3.2.4 仿真模型
3.2.5 仿真结果分析
3.3 导购机器人直线路径跟踪控制方法研究
3.3.1 导购机器人运动学分析
3.3.2 LQR最优控制
3.3.3 基于LQR的导购机器人路径跟踪控制方法研究
3.3.4 基于PID-LQR的导购机器人路径跟踪控制方法研究
3.3.5 仿真分析
3.4 本章小结
第四章 机器人控制系统设计
4.1 控制系统硬件设计
4.1.1 控制系统整体结构设计
4.1.2 室内定位系统硬件设计
4.1.3 运动控制系统硬件设计
4.2 控制系统软件设计
4.2.1 室内定位系统软件设计
4.2.2 运动控制系统软件设计
4.3 本章小结
第五章 实验研究
5.1 实验平台搭建
5.2 室内定位实验
5.2.1 静态室内定位实验
5.2.2 动态室内定位实验
5.3 机器人直线路径跟踪实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈服务机器人的应用现状和发展前景[J]. 王玉山,王伟,李仲阳,李超艺,李昕达,褚凌慧,宋家洛,吴海超. 机电工程技术. 2017(02)
[2]一种基于虚拟力的无人机路径跟踪控制方法[J]. 王勋,张代兵,沈林成. 机器人. 2016(03)
[3]油气管道机器人技术现状及发展趋势[J]. 刘清友. 西华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[4]室内激光雷达导航系统设计[J]. 史风栋,刘文皓,汪鑫,丁娟,史屹君,修春波. 红外与激光工程. 2015(12)
[5]基于RBF神经网络的机器人的路径跟踪控制[J]. 杨兴明,李文静,朱建. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(11)
[6]中国机器人产业发展现状与展望[J]. 曲道奎. 中国科学院院刊. 2015(03)
[7]基于Kinect的移动机器人大视角3维V-SLAM[J]. 辛菁,苟蛟龙,马晓敏,黄凯,刘丁,张友民. 机器人. 2014(05)
[8]基于视觉与RFID的机器人自定位抓取算法[J]. 李昕,刘路. 计算机工程. 2012(23)
[9]动态环境下基于多人工鱼群算法和避碰规则库的机器人路径规划[J]. 徐晓晴,朱庆保. 电子学报. 2012(08)
[10]地固系下四元数和卡尔曼滤波方法的惯导初始精对准研究[J]. 柴华,王勇,许大欣,王虎彪. 武汉大学学报(信息科学版). 2012(01)
硕士论文
[1]基于视觉和惯性导航动态组合定位方法研究[D]. 张云.西安工业大学 2018
[2]用于服务机器人导航的视觉环境感知研究[D]. 邵帅.中国科学技术大学 2018
[3]基于超宽带与惯性导航的联合定位方法的研究[D]. 卢莹锚.华东理工大学 2018
[4]商店导购服务机器人设计与研究[D]. 梁权攀.华南理工大学 2017
[5]惯性定位系统综合平台的设计与实现[D]. 兰庭娄.西安科技大学 2017
[6]基于ROS的惯性导航和视觉信息融合的移动机器人定位研究[D]. 王德智.哈尔滨工业大学 2017
[7]商场导购机器人的路径规划与交互式导航[D]. 郭江.西南科技大学 2017
[8]基于惯性测量的主动室内定位系统研究[D]. 陈天啸.江南大学 2014
[9]结构环境下的服务机器人控制[D]. 孙树强.哈尔滨工程大学 2012
[10]室内自主移动机器人的定位研究[D]. 于克.燕山大学 2009
本文编号：3711462
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