[发明专利]一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统和方法

权利要求书

1.一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，其特征在于，所述基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统包括UWB基站、定位模块、远程配置模块以及割草机器人，其中：

所述UWB基站至少设有四个，且所有UWB基站间隔环布在该割草机器人工作对应的割草区域的周围；

所述定位模块包括UWB标签，所述定位模块沿割草区域的边沿运动，同时所述UWB标签定时接收UWB基站的信号，并根据接收的信号解算得到所述定位模块的位置信息，将所述位置信息实时发送至所述远程配置模块；

所述远程配置模块用于接收位置信息，并根据定位模块沿割草区域的边沿运动一周所得到的位置信息构建割草机器人工作的虚拟边界，并将虚拟边界发送至所述割草机器人；

所述割草机器人与所述定位模块为可拆卸连接，并在工作状态下，所述割草机器人上安装所述定位模块，所述割草机器人接收所述远程配置模块发送的虚拟边界，并实时接收定位模块解算得到的当前位置信息，计算所述虚拟边界与当前位置信息的最短距离，若该最短距离小于边界阈值，则改变运行方向；

其中，所述远程配置模块运行有配置模式、测距模式和建图模式，所述远程配置模块包括初始化配置单元、坐标系建立与测距单元和边界建立单元，其中：

所述初始化配置单元用于运行所述配置模式，所述初始化配置单元接收输入的配置信息，完成UWB基站和UWB标签的初始化；

所述坐标系建立与测距单元用于运行所述测距模式，所述坐标系建立与测距单元接收各UWB基站的位置信息，以主基站与其中一个从基站的连线为x轴，作过主基站并垂直于x轴的线作为y轴建立坐标轴，并根据其余UWB基站的位置信息解算出其余各UWB基站的坐标并标注在坐标系中；

所述边界建立单元用于运行所述建图模式，所述边界建立单元根据定位模块沿割草区域边沿运动一周所得到的位置信息构建割草机器人工作的虚拟边界。

2.如权利要求1所述的基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，其特征在于，所述所有UWB基站中设置一个为主基站、其余的为从基站，所述从基站通过UWB信号将发射的定位数据发送至所述主基站，所述主基站通过UWB信号将所有基站的定位数据发送至所述UWB标签；

所述主基站安装有AP模块，所述主基站通过AP模块与所述远程配置模块之间无线通信，并实现UWB标签与远程配置模块之间的数据传输。

3.如权利要求2所述的基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，其特征在于，所述割草机器人接收所述远程配置模块发送的虚拟边界，执行如下操作：

所述远程配置模块通过无线通信将所述虚拟边界发送至主基站，所述主基站通过UWB信号将虚拟边界发送至定位模块的UWB标签；

所述定位模块与所述割草机器人之间为串口通信，所述定位模块的UWB标签接收主基站发送的虚拟边界，所述定位模块通过串口将虚拟边界传输给割草机器人。

4.如权利要求1所述的基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，其特征在于，所述边界建立单元根据定位模块沿割草区域边沿运动一周所得到的位置信息构建割草机器人工作的虚拟边界，执行如下操作：

根据定位模块沿割草区域边沿运动一周所得到的位置信息解算得到若干个坐标，若干个坐标依次标注在坐标系中形成虚拟边界，同时依次添加至集合中，得到与所述虚拟边界对应的边界点集合。

5.如权利要求4所述的基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，其特征在于，所述割草机器人接收所述远程配置模块发送的虚拟边界，并实时接收定位模块解算得到的当前位置信息，计算所述虚拟边界与当前位置信息的最短距离，执行如下操作：

所述割草机器人接收所述远程配置模块发送的虚拟边界，即边界点集合；

接收定位模块解算得到的当前位置信息，并将当前位置信息解算为坐标；

依次取所述边界点集合中的一个坐标元素，计算坐标元素与割草机器人当前的坐标的距离值；

遍历所述边界点集合计算得到多个距离值，取所有距离值中的最小值作为割草机器人与虚拟边界之间当前的最短距离。