CN211063789U - 一种割草机器人的定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种割草机器人的定位系统，UWB定位基站与UWB辅助定位基站通过UWB通信构成机身坐标定位系统，在机身坐标定位系统中，控制器获得割草机器人自身的绝对坐标；UWB定位基站与UWB定位标签通过UWB通信构成机身正面定位系统，在机身正面定位系统中，控制器计算两UWB定位标签连线与平面坐标系中X轴正向的夹角θ，作为机身正面方向角，并以第一UWB定位标签指向第二UWB定位标签的方向为机身正面朝向。本实用新型更准确的获取割草机器人机身坐标，保证机器人按机身正面朝向运行。
Description
技术领域
本实用新型属于割草机器人领域，具体涉及一种割草机器人的定位系统。
背景技术
割草机器人一般由机身、行走机构、切割机构、控制系统所组成，在工作前需要预埋边界线，割草机器人通过使用电磁传感器检测边界线上电流信号强弱来判断与边界间距离，基于单片机的控制器控制通过电机来调整割草机器人的行走路径。因此，割草机器人只能通过感应边界线确定是否出界，而无法得到自身精确位置，智能化程度较低。在目前的实际使用时，割草机器人启动时需要准确识别机身正面朝向，以避免线路重复；同时割草机器人运行中，尤其是机身调头时，需要识别机身的方向角、及时纠正机身偏移，实现运行线路的合理规划，以避免部分区域漏割草现象出现。现有技术中，机身的转向角度信息通常采用陀螺仪获取，但是陀螺仪存在累积误差，影响机身定位精确度。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术所存在的不足，而提出了一种割草机器人的定位系统，割草机器人能够判别机身正面朝向以及机身的位置坐标和方向角度。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出如下技术方案：
一种割草机器人的定位系统，包括控制器，控制器与UWB定位标签信号连接，UWB定位标签与UWB定位基站进行通信。
优选地，所述UWB定位标签包括第一UWB定位标签和第二UWB定位标签，均布置在机器人机身上部，两UWB定位标签的安装高度一致，且两UWB定位标签中线的连线与割草机器人机身的中轴线重合。
优选地，所述UWB定位基站包括均固定安装在割草区域内的UWB主定位基站、第一UWB辅助定位基站和第二UWB辅助定位基站。
相比现有技术，本实用新型的有益效果为：割草机器人可以获得更加准确的机身坐标信息以，实现割草机器人正面识别和精确路径规划，尤其是机器启动时，能够保证按机身正面朝向运行。机身调头时，能够及时纠正机身转向偏差。
附图说明
图1为本实用新型一种割草机器人的定位系统的结构示意图；
图2为本实用新型一种割草机器人的定位方法建立的平面坐标系示意图。
其中：1-第一UWB定位标签；2-第二UWB定位标签；3-UWB定位基站；4-第一UWB辅助定位基站；5-第二UWB辅助定位基站；6-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细描述。
如图1所示，一种割草机器人的定位系统，包括第一UWB定位标签1、第二UWB定位标签2、UWB主定位基站3、第一UWB辅助定位基站4、第二UWB辅助定位基站5和控制器6。
第一UWB定位标签1和第二UWB定位标签2的安装高度一致，沿着割草机器人前进方向，第一UWB定位标签1布置在机身后部中间位置，第二UWB定位标签2布置在机身前部中间位置，第一UWB定位标签1位于第二UWB定位标签2的正后方，第一UWB定位标签1和第二UWB定位标签2中线的连线始终为割草机器人机身的中轴线。
第一UWB定位标签1与控制器6信号连接，向控制器6提供脉冲从第一UWB定位标签1到UWB主定位基站3的传播时间、脉冲从第一UWB定位标签1到第一UWB辅助定位基站4的传播时间、脉冲从第一UWB定位标签1到第二UWB辅助定位基站5的传播时间。
第二UWB定位标签2与控制器6信号连接，向控制器6提供脉冲从第二UWB定位标签2到UWB主定位基站3的传播时间、脉冲从第二UWB定位标签2到第一UWB辅助定位基站4的传播时间、脉冲从第二UWB定位标签2到第二UWB辅助定位基站5的传播时间。
UWB主定位基站3、第一UWB辅助定位基站4和第二UWB辅助定位基站5均固定安装在割草区域内。
UWB主定位基站3与第一UWB辅助定位基站4、第二UWB辅助定位基站5通过UWB通信构成机身坐标定位系统，如图2所示，是以UWB主定位基站3与第一UWB辅助定位基站4的连线作为坐标轴X，垂直于坐标轴X且通过UWB主定位基站3的直线为坐标轴Y建立平面坐标系。在该坐标系中，UWB主定位基站3与第一UWB定位标签1、第二UWB定位标签2通过UWB通信构成机身正面定位系统，在机身正面定位系统中，控制器6计算第一UWB定位标签1和第二UWB定位标签连线2与坐标系中X轴正向的夹角为机身正面方向角，并以第一UWB定位标签1指向第二UWB定位标签2的方向为机身正面朝向。
在机身坐标定位系统中，控制器6采用分别获得第一UWB定位标签1的绝对坐标、第二UWB定位标签2的绝对坐标以及割草机器人自身的绝对坐标。具体为：
设UWB主定位基站3坐标点为A(Xa，Ya)、第一UWB辅助定位基站4坐标点为B(Xb，Yb)、第二UWB辅助定位基站5坐标点为C(Xc，Yc)、第一UWB定位标签1坐标点为L1(X1，Y1)、第二UWB定位标签2坐标点为L2(X2，Y2)。
对于第一UWB定位标签1，根据UWB三角定位原理，可获得L1点的坐标(X1，Y1)满足以下方程组：
上式中，v为脉冲的传播速度，ta1为脉冲从UWB主定位基站3到第一UWB定位标签1的传播时间，tb1为脉冲从第一UWB辅助定位基站4到第一UWB定位标签1的传播时间，tc1为脉冲从第二UWB辅助定位基站5到第一UWB定位标签1的传播时间。通过求解上述方程组可获得第一UWB定位标签1的坐标(X1，Y1)。
对于第二UWB定位标签2，根据UWB三角定位原理，可获得L2点的坐标(X2，Y2)满足以下方程组：
上式中，v为脉冲的传播速度，ta2为脉冲从UWB主定位基站3到第二UWB定位标签2的传播时间，tb2为脉冲从第一UWB辅助定位基站4到第二UWB定位标签2的传播时间，tc2为脉冲从第二UWB辅助定位基站5到第二UWB定位标签2的传播时间。通过求解上述方程组可获得第二UWB定位标签2的坐标(X2，Y2)。
计算第一UWB定位标签1与第二UWB定位标签2之间连线的中心点L的坐标为
该坐标即为割草机器人自身的坐标。
在机身正面定位系统中，控制器6计算第一UWB定位标签1和第二UWB定位标签2连线与坐标系中X轴正向的夹角θ，作为机身正面方向角，并以第一UWB定位标签1指向第二UWB定位标签2的方向为机身正面朝向。具体为：
设L1与L2连线与X轴正向的夹角为θ，则θ可通过以下公式计算：
以上具体实施方式及实施例是对本实用新型提出的一种割草机器人的定位系统技术思想的具体支持，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
Claims (1)
1.一种割草机器人的定位系统，其特征在于：包括控制器，控制器与UWB定位标签信号连接，UWB定位标签与UWB定位基站进行通信；
所述UWB定位标签包括第一UWB定位标签和第二UWB定位标签，均布置在机器人机身上部，两UWB定位标签的安装高度一致，且两UWB定位标签中线的连线与割草机器人机身的中轴线重合；
所述UWB定位基站包括均固定安装在割草区域内的UWB主定位基站、第一UWB辅助定位基站和第二UWB辅助定位基站。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921978800.5U CN211063789U (zh) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | 一种割草机器人的定位系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921978800.5U CN211063789U (zh) | 2019-11-15 | 2019-11-15 | 一种割草机器人的定位系统 |
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| CN211063789U true CN211063789U (zh) | 2020-07-21 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN211063789U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111093145A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-05-01 | 垒途智能教科技术研究院江苏有限公司 | 一种割草机器人的定位系统及定位方法 |
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2019
- 2019-11-15 CN CN201921978800.5U patent/CN211063789U/zh active Active
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| CN111093145A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-05-01 | 垒途智能教科技术研究院江苏有限公司 | 一种割草机器人的定位系统及定位方法 |
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