[发明专利]基于UWB定位的智能搬运机器人控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB定位的智能搬运机器人控制系统及控制方法，包括控制部分、定位部分、导航部分避障部分及人机交互部分，本发明中定位采用UWB定位技术，通过测量信号在定位标签与基站之间的传输时间的方式来实现测距功能，实时捕获定位标签与各基站之间的距离信息。本发明的有益效果为，1.本发明采用双处理器分布式控制方式，使控制系统变得更加安全、稳定；2.MC9S12XDT256微处理器具有多种外设通讯接口；3.本发明定位方式采用UWB定位技术；4.本发明可应用于仓储物流领域，有利于降低物流分拣搬运的成本，减少人员的投入，改善物流管理。5.本发明提供了一个友好的人机交互界面。

技术领域

本发明涉及一种智能搬运机器人控制技术领域，具体涉及一种基于UWB定位的智能搬运机器人控制系统及控制方法。

背景技术

随着“中国制造2025”规划的进一步落实，各行业对智能机器人的需求也在向着灵活性、便捷性等方向延伸。近年来，随着互联网和电子商务的蓬勃发展，电子物流行业发展十分迅速。为了使运输、搬运变得更加高效、快速，越来越多的自动化设备应用在物流领域。在传统物流作业模式中，人力搬运耗时较长，人员工作强度大，同时人员分拣效率相对较低、错误率相对较高，不能满足电子物流作业多品类、少批量的特征。另外，加上我国人口老龄化程度的加深，劳动力成本不断提高，使得物流公司迫切需求智能化的物流设备，使用自动化技术，提高电子商务物流分拣、搬运环节的能力。

搬运机器人(Transfer Robot)是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术，涉及到了力学，机械学，电器液压气压技术，自动控制技术，传感器技术，单片机技术和计算机技术等学科领域，已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。

对于搬运机器人来说，能够正确识别自身所处位置并能按照设计路线进行行走是顺利开展其服务工作的首要条件。当今，WIFI、ZigBee、蓝牙等定位技术已经发展的较为成熟，但它们在通信距离、功耗、精度等方面尚存在不同程度的缺陷，本发明采用UWB(UltraWideband)超宽带定位技术实现机器人定位，它因其超宽频特性、无载波发送信号等特点，具有功耗小、保密性强、穿透力强、抗干扰、定位精度高等优点，在室内移动物体的定位跟踪和导航方面有其显著优势。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明目的在于提供一种基于UWB定位的智能搬运机器人控制系统及控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于UWB定位的智能搬运机器人控制系统，包括控制部分、定位部分、导航部分、避障部分及人机交互部分，

所述控制部分采用恩智浦半导体(NXP)公司生产的MC9S12XDT256单片机作为核心控制单元；

所述定位部分采用UWB定位方式，定位标签与基站间通过无线方式通讯，MC9S12XDT256单片机通过串口(TTL)通讯方式与定位标签进行实时通讯，从而得到定位标签与各基站的实时距离信息，数据经数字滤波处理后，再经Trilateration三边测量定位算法计算后，从而得出标签所处坐标，即位置信息；

所述导航部分中MC9S12XDT256单片机将目标位置与实际位置信息进行相应处理计算后得出四个电机的控制信号，电机控制信号经电机驱动放大后最终控制四个电机的相应动作；

所述避障部分采用超声波雷达测距方式实时检测机器人与障碍物间的距离，为了减少MC9S12XDT256处理运算器的运算负荷，在数据处理上减小了计算误差，增加数据处理精度，本系统采用分布式系统架构，即采用TI公司生产的MSP430G2553单片机作为避障处理单元，通过TTL电平信号与四个超声波雷达实现数据交换，再经数据处理运算后，通过串口通讯方式将四个超声波雷达信号的测距信息传输至MC9S12XDT256单片机，从而实现避障功能；