[发明专利]一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统

权利要求书

1.一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在于：包括设备层、中间层 和应用层；

所述设备层完成系统硬件平台的搭建，包括基站、标签、移动机器人和Wifi通信模块， 其中基站与标签实现定位功能，Wifi模块和基站中的通信基站用于连接设备层和中间层， 实现信息的上传和下达；标签与基站之间，按照设定的机制，通过UWB信号的飞行时间，进行 测距；在标签获得与4个基站（其中1个为通信基站）之间的有效距离时，选择可信度高的3个 距离，利用定位算法求解标签坐标信息；标签在获得坐标信息后，一方面将坐标信息传至与 标签一体的移动机器人控制器，用于机器人导航控制；另一方面回送通信基站。通信基站利 用Wifi网络将将该坐标信息上传至中间层服务器进行存储，供后续应用软件使用；

所述设备层标签安装在移动机器人本体上，并与移动机器人控制器使用串口进行通 信，移动机器人通过标签、通信基站、Wifi模块、服务器和因特网实现与客户端软件的信息 交互；

中间层包括数据库、数据分析软件和服务器，完成数据存储转发、分析处理和远程访问 控制功能；

应用层主要提供友好的远程客户端软件界面，利用Visualstudio平台开发C#软件，进 行移动机器人状态信息在线更新、移动机器人路径规划和其他相关报表的生成。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述基站和标签均使用UWB信号收发芯片DW1000进行无线信号的相互收发。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征 在于：所述基站和标签中的单片机通过SPI接口实现对DW1000内部各映射寄存器的读写，控 制其接收和发送无线信号，同时单片机可以配置DW1000的中断引脚，使其只在某些特定状 态下触发单片机中断。

4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述基站包括通信基站和普通基站，所述通信基站连接有Wifi模块，普通基站不设有 Wifi模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述通信基站的主控制器使用STM32F107RCT6型号单片机，Wifi部分采用USR-WIFI232- A型号串口转Wifi模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述通信基站还设有状态指示模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述标签与移动机器人之间使用串口进行通信，所述移动机器人采用单片机控制，且该 单片机还连接有转向舵机模块、驱动电机模块和避障传感器。

8.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：所述中间层使用SQLServer2012软件，完成数据库的建立、存取和维护；使用C#开发数 据分析软件，并利用.NET平台提供的接口，实现与数据库数据的交互，完成对各种数据的分 析处理；为实现远程访问系统数据的目的，中间层将设计基于Socket的网络后台服务器。

9.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：用户通过访问系统服务器，可以浏览移动机器人的各种状态参数信息；同时，用户可以 使用客户端软件，通过互联网改变移动机器人的预设行进路线，实现对移动机器人的路径 规划，以满足对生产工艺的需求。

10.根据权利要求1所述的一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统，其特征在 于：移动机器人获取标签的当前坐标信息和用户设定的目标位置及预设路径信息，自动进 行路径规划和前行，并能根据当前作业环境自动地进行避障和防碰撞处理，到达指定的工 位进行后续加工。