【摘 要】
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21世纪以来,社会的老龄化问题越来越严重,很多老年人的生活得不到保障,不断地刺激着护理行业的发展;随着科学技术的不断进步,传统的护理方式不断被机器人所取代,科研人员发明
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21世纪以来,社会的老龄化问题越来越严重,很多老年人的生活得不到保障,不断地刺激着护理行业的发展;随着科学技术的不断进步,传统的护理方式不断被机器人所取代,科研人员发明了很多护理机器人。但是由于护理机器人大部分时间都是工作在室内,室内的环境相对室外来说比较复杂,定位环境极其恶劣,因此需要具有很够的定位精度。为了解决这一问题,本文中通过对几种常见的定位技术与UWB技术的分析与对比,提出并实现了基于UWB护理机器人定位系统,经过对系统进行仿真和实验分析验证了基于UWB护理机器人定位系统对定位精度有明显的提升。基于UWB护理机器人定位系统通过三个基站以及护理机器人上的定位标签,对护理机器人进行定位。定位方案采用基于信号到达时间差的定位模型(TDOA),不需标签与基站之间的时钟同步,只需三个基站的时钟同步来获取护理机器人上的标签相对于各个基站的位置信息。收集到的位置信息通过室内局域网传输给上位机系统,上位机系统内进行偏最小二乘法线性回归再通过遗传算法和无迹卡尔曼滤波进一步对数据进行优化得到精确地位置信息,并显示在护理机器人定位界面,同时上位机还具有用户管理和数据存储等功能。本文通过对几种常见的解标签的算法与本文提出的PLS-GA-UKF算法进行了仿真分析,仿真分析表明PLS-GA-UKF算法相对于其它解标签算法提高了护理机器人定位精度。最后本文设计了护理机器人的底座部分,并搭建了上位机系统,在实际的环境中进行了系统测试,测试结果的精度较仿真精度有一定的下降,但下降程度在允许的误差内,验证了本文提出的基于UWB的护理机器人定位系统的可行性与有效性,并为护理机器人的发展,提供了一种新的定位思路。
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