[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

说明书

本发明公开了一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统和方法，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：UWB基站间隔环布在割草区域的周围；定位模块包括UWB标签，定位模块沿割草区域的边沿运动，UWB标签定时接收UWB基站的信号，并解算得到所述定位模块的位置信息；远程配置模块用于接收位置信息得到虚拟边界；割草机器人与所述定位模块为可拆卸连接，割草机器人接收虚拟边界，并实时接收定位模块解算得到的当前位置信息，计算虚拟边界与当前位置信息的最短距离小于边界阈值时改变运行方向。本发明为了解决目前工作区域建立与识别方法中的弊端，提升割草机器人边界建立与边界识别的智能化能力。

技术领域

本申请属于机器人自主定位导航领域，具体涉及一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统和方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城镇绿化建设面积越来越大，城市绿化投入逐年增加。草坪作为城市绿化的重要植物材料，在给人们带来绿色的同时也需要注入大量人力、物力和财力进行维护。在草坪维护过程中，草坪的修剪最为繁琐和复杂，为了降低其劳动强度和成本，发展研制自动割草机器人是一项非常有市场价值的工作。

其中，为保证上述自动割草机器人设备不走出工作区域，需要采用边界识别方法对割草机器人的工作范围进行控制。割草区域边界识别性能是自动割草机器人工作的重要性能指标。

目前，较为常见的边界建立与识别方法有两种，一种是基于电磁感应线圈的边界识别；另一种是基于图像的边界识别。

对于方法一：利用电磁感应原理，在草坪四周布设电磁线圈，实现金属边界的检测，该方法是一类传统方法，该方法的优点是成本较低，大部分情况下检测是准确的。缺点是只适合小范围的草坪区域，对于大范围的草坪区域布设线圈量较大，材料成本和人力成本都较高，且对于一些畸形的草坪区域，尖锐的锐角区域，机器人边界识别的效果较差，会出现机器人对边界判断错误，行走出边界导致机器人丢失的情况发生。

对于方法二：通过从图像传感器采集到的图像信号中进行边界识别，该方法的优点是不需要额外增加设备，只需要机器人上安装摄像头即可，但是应用场景需要进行图像采集数据训练，训练的数据量要求很大，且受现场环境变动影响也较大，对图像识别算法干扰较大，存在很多不确定性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统和方法，为了解决目前工作区域建立与识别方法中的弊端，提升割草机器人边界建立与边界识别的智能化能力。

为实现上述目的，本申请所采取的技术方案为：

一种基于UWB的割草机器人工作边界建立与识别系统，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：