高精定位抗干扰，UWB物联机器人实现多功能服务

获奖等级：二等奖

设计者：刘德康，彭志恒，杨波

指导教师：陈张平，陈龙

杭州电子科技大学自动化学院，杭州，310018

设计者充分调研了当前超宽带（Ultra Wideband，UWB）定位技术的实际应用及用户对智能家居生活的需求。本项目本着将UWB技术与智能家居理念结合，将UWB技术应用于生活家居的初衷，以设计一种基于UWB室内高精度定位技术的物联机器人（图12）为目标，面对用户群体最为关注的几个问题提供解决方案。

项目团队拥有大范围UWB定位的成套技术。UWB定位精度很高（＜10cm），抗干扰性能强，并且其电磁波辐射对人体影响很小。UWB亦具有通信功能，将定位、通信融合为一，UWB大有取代Wi-Fi的势头。(www.xing528.com)

通过问卷调查、资料查询，团队分析得出如下结论：家居机器人需要简单快捷的操作方式，如语音控制；家居机器人需要轻松全面的效果呈现，如自动开空调、实时调控灯光效果；家居机器人需要贴近生活的工作模式，如危险报警。

经过团队努力，最终实现三大主功能：以UWB定位为基础实现机器人在居室内的定位导航，通过语音控制操作机器人可实现用电器开启，危险区域报警。团队考虑到家庭生活中小孩子非常容易跑到阳台、厨房等处，遂增加机器人的跟随功能，一旦发现孩子进入危险区可立即语音报警。UWB物联机器人拥有上位机，可实时显示机器人轨迹路径，可向机器人发送指定位置区域坐标。机器人软硬件系统高度契合，有稳定的效果及数据传输效率。

为降低成本，采用STM32系列单片机设计机器人Demo，加载红外光管配合完成路径规划算法，提高在不同家居环境中的自适应能力。除以上说明的几大功能外，机器人还配有摄像头监控家居环境，并可在手机移动端查看视频内容。基于视频内容团队进一步研发视频语义识别功能，拟开发家居视频识别应答机制。

UWB物联机器人整体可分为UWB定位单元和机器人运动单元，两者之间通信功能完备，在脱机状态下，机器人自身可完成UWB定位解算算法运行。项目组对定位算法进行了修正，可支持随时线性拟合。机器人部分着重设计了上述几项功能，经实验验证，系统稳定性高，有很强的实用性。

图12　UWB物联机器人