[发明专利]一种割草机器人的定位系统及定位方法

说明书

本发明提供了一种割草机器人的定位系统及定位方法，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，控制器采用三角定位算法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。本发明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。

技术领域

本发明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及定位方法。

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

本发明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及定位方法，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，本发明提出如下技术方案：

一种割草机器人的定位方法，在机身坐标定位系统中，控制器采用三角定位算法获得割草机器人自身的绝对坐标；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。

进一步，所述机身坐标定位系统由UWB定位基站与UWB辅助定位基站通过UWB通信构成。

进一步，所述机身正面定位系统由UWB定位基站与UWB定位标签通过UWB通信构成。

进一步，所述平面坐标系的坐标轴X为UWB定位基站与第一UWB辅助定位基站的连线，坐标轴Y为垂直于坐标轴X且通过UWB定位基站的直线。

进一步，所述割草机器人自身的绝对坐标为两UWB定位标签之间连线的中心点坐标其中(X₁，Y₁)、(X₂，Y₂)分别为两UWB定位标签的坐标。

更进一步，所述(X₁，Y₁)满足：

式中：v是脉冲的传播速度，t_a1、t_b1、t_c1分别为是脉冲从第一UWB定位标签到UWB定位基站、第一UWB辅助定位基站和第二UWB辅助定位基站的传播时间，(X_a，Y_a)为UWB定位基站的坐标，(X_b，Y_b)为第一UWB辅助定位基站的坐标，(X_c，Y_c)为第二UWB辅助定位基站的坐标；

所述(X₂，Y₂)满足：

式中：t_a2、t_b2、t_c2分别为是脉冲从第二UWB定位标签到UWB定位基站、第一UWB辅助定位基站和第二UWB辅助定位基站的传播时间。