本發(fā)明專利涉及一種室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種基于ibeacon室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

智能服務(wù)機(jī)器人，是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。隨著機(jī)器人性能不斷地完善，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，其中室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人自主定位是機(jī)器人學(xué)的關(guān)鍵問題之一。通常采用聲波傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器等傳感器來估算機(jī)器人的移動距離和方位，這些傳感器長時間的使用，會導(dǎo)致誤差積累，進(jìn)而使定位精度的下降，而且對使用環(huán)境要求較高。ibeacon藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)，使用ble技術(shù)，功耗非常低，有效傳輸距離可以達(dá)到60～100m，它的精度范圍能達(dá)到厘米級，布局方便簡單。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足缺陷，本發(fā)明提供一種基于ibeacon室內(nèi)定位技術(shù)的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)及方法。此系統(tǒng)將ibeacon技術(shù)應(yīng)用于智能服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)定位系統(tǒng)，提高服務(wù)機(jī)器人的定位精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于ibeacon的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括ibeacon基站、室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人、上位機(jī)服務(wù)器、無線模塊，其特征是，所述ibeacon基站基于ble技術(shù)向周圍發(fā)送其特有的id信息，所述室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的主控制器模塊配備藍(lán)牙模塊，接收ibeacon基站發(fā)射的信息，所述上位機(jī)服務(wù)器包括定位算法模塊、任務(wù)管理模塊和顯示模塊，與室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人通過無線方式傳輸信息。

本發(fā)明具體工作原理是，每個ibeacon基站基于ble技術(shù)向周圍發(fā)送其特有的位置信息；室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人在移動過程中接收ibeacon基站發(fā)射的信息，并通過無線方式將其傳輸給上位機(jī)服務(wù)器；上位機(jī)服務(wù)器的定位算法模塊計算出服務(wù)機(jī)器人的位置坐標(biāo)，通過無線方式返回給服務(wù)機(jī)器人的主控制器，同時將機(jī)器人的實時位置在顯示模塊顯示，任務(wù)管理模塊根據(jù)機(jī)器人的位置向其下發(fā)不同的任務(wù)；室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的主控制器接收機(jī)器人的位置坐標(biāo)，確定自身的實時位置，并與預(yù)定軌跡坐標(biāo)進(jìn)行對比，然后通過控制算法模塊對機(jī)器人的位置進(jìn)行修正，進(jìn)而控制機(jī)器人的運動方向，使機(jī)器人按照預(yù)定軌跡運行，同時還可以執(zhí)行所在具體位置的控制任務(wù)，如語音導(dǎo)覽等服務(wù)功能。

一種基于ibeacon的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)及方法，其有益效果在于：通過本發(fā)明的實現(xiàn)，服務(wù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)部署簡單，容易實現(xiàn)，并且系統(tǒng)功耗低，成本低，定位精度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的電路連接示意圖

圖3為本發(fā)明的流程示意圖

具體實施方式

下面給出本發(fā)明的實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實施方式，本發(fā)明的實施例只是介紹其具體實施方式。

如圖1所示，一種基于ibeacon的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)及方法，包括ibeacon基站1、室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人2、上位機(jī)服務(wù)器3。ibeacon基站1與室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人2基于ble技術(shù)進(jìn)行通信；室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人2包括藍(lán)牙模塊6和主控制器模塊7，接有無線模塊a4；上位機(jī)服務(wù)器3包括定位算法模塊8、任務(wù)管理模塊9和顯示模塊10，接有無線模塊b5，與室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人2通過無線模塊進(jìn)行信息傳輸。

本實施例中ibeacon基站1共有3個，ibeacon基站的數(shù)量根據(jù)具體環(huán)境與定位精度要求決定。特別的，ibeacon基站硬件采用cc2541藍(lán)牙芯片開發(fā)設(shè)計，c語言進(jìn)行編程，作為藍(lán)牙信號的發(fā)射端；配置ibeacon基站的4個幀數(shù)據(jù)，其中uuid設(shè)定為相同的標(biāo)識符，表示定位功能；major設(shè)定為三個不同的標(biāo)識符，用來區(qū)分不同的ibeacon基站；minor中設(shè)定每個基站的坐標(biāo)信息；measuredpower設(shè)定基站與移動端距離1m時的rssi信號值。工作時，ibeacon基站將其特有數(shù)據(jù)向周圍發(fā)送。

本實施例中，展廳導(dǎo)覽服務(wù)機(jī)器人2的主控制器采tms320f28377dz主處理器12開發(fā)設(shè)計，外接cc2541藍(lán)牙模塊11，接收ibeacon基站的信息；主控制器通過rs232串口與無線客戶端13連接，并通過無線方式與上位機(jī)服務(wù)器進(jìn)行通信。

本實施例中，上位機(jī)服務(wù)器3基于分布式框架設(shè)計上位機(jī)管理系統(tǒng)，在vs2013平臺上，對定位算法模塊、顯示模塊和任務(wù)管理模塊進(jìn)行編程。定位算法模塊計算服務(wù)機(jī)器人的位置，并由顯示模塊顯示，同時發(fā)送給服務(wù)機(jī)器人；任務(wù)管理模塊根據(jù)服務(wù)機(jī)器人的位置發(fā)送具體位置上的語音任務(wù)，實現(xiàn)室內(nèi)展廳機(jī)器人的導(dǎo)覽服務(wù)。

進(jìn)一步的，本實施例的具體步驟如下：

步驟1：用3個ibeacon基站進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的部署，用(xi，yi)(i＝1，2，3)表示每個基站的位置并且為已知信息，用(x，y)表示待確定的機(jī)器人位置，每個ibeacon基站向環(huán)境中發(fā)送其特有的uuid和rssi信息。

步驟2：支持藍(lán)牙4.0功能的展廳導(dǎo)覽服務(wù)機(jī)器人接收到每個基站發(fā)送的信息，并通過無線方式傳輸給上位機(jī)服務(wù)器。

步驟3：上位機(jī)服務(wù)器將接收到的信息經(jīng)過定位算法模塊計算出服務(wù)機(jī)器人的位置。本實施例中的采用泰勒級數(shù)展開定位算法進(jìn)行位置計算，執(zhí)行時，首先用對數(shù)模型法對rssi信號進(jìn)行濾波；然后利用距離公式(1)得到機(jī)器人與每個基站的距離di(i＝1，2，3)，

rssi＝-10nlgd-p(1)

其中p為d＝1m時的rssi信號；進(jìn)而得到如公式(2)所示的方程組：

在求解過程中利用泰勒級數(shù)展開迭代算法進(jìn)行計算，最終得到服務(wù)機(jī)器人的坐標(biāo)(x，y)，并在顯示模塊顯示出來。

步驟4：上位機(jī)服務(wù)器將計算得到的機(jī)器人位置返回給機(jī)器人的主控制器，進(jìn)而實現(xiàn)用機(jī)器人的定位。由主控制器中的軌跡控制算法對服務(wù)機(jī)器人的運行路徑進(jìn)行控制，實現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人在預(yù)定的軌跡上運行，并提供展廳具體位置的語音服務(wù)。

本發(fā)明實施例只是介紹其具體實施方式，不在于限制其保護(hù)范圍。本發(fā)明的范圍由其權(quán)利要求限定。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于iBeacon的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括iBeacon基站、室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人、上位機(jī)服務(wù)器、無線模塊。所述iBeacon基站基于BLE技術(shù)與服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行通信，服務(wù)機(jī)器人的主控制器配有藍(lán)牙模塊，上位機(jī)服務(wù)器包括定位算法模塊、任務(wù)管理模塊和顯示模塊，服務(wù)機(jī)器人和上位機(jī)服務(wù)器通過無線模塊進(jìn)行信息傳輸。本發(fā)明工作時，iBeacon基站向周圍發(fā)送ID信息，服務(wù)機(jī)器人接收iBeacon基站發(fā)射的信息，并發(fā)送給上位機(jī)服務(wù)器，由上位機(jī)服務(wù)器計算服務(wù)機(jī)器人的位置，并將定位信息返回給服務(wù)機(jī)器人，實現(xiàn)機(jī)器人的定位。本發(fā)明具有系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本低、部署容易、定位精度高的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：衛(wèi)珊;王凌;王斌銳;陳錫愛;許宏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國計量大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.25
技術(shù)公布日：2017.07.21