一种融合UWB和LiDAR的复杂场景定位方法

一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法
技术领域
1.本技术涉及机器人定位领域，特别涉及一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法。


背景技术：

2.随着机器人在市场上的应用越来越广泛，应用场景越来越多，现如今机器人同时应用在室内外成为了目前机器人行业发展的一个必然趋势，但是因为在室内和室外的场景复杂程度是不同的，所以需要不同的定位算法，以及何时在这两种算法之间进行切换。
3.在室外的环境下机器人采用gps定位，在室内的环境下，由于gps信号变弱，定位精度会大幅度下降，此时采用uwb融合lidar定位技术对机器人进行定位。
4.uwb定位：需要在室内安装uwb基站，并在机器人上安装uwb标签进行使用，uwb基站在工作的过程中不能受到遮挡，否则会影响定位精度，因此需要进一步改进。


技术实现要素：

5.本技术目的为：在uwb基站受到遮挡后进行移动，防止uwb基站由于受到遮挡影响机器人的定位精度，相比现有技术提供一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，包括以下步骤：
6.s1、在室内的墙面上安装uwb基站，并在机器人的内部安装uwb标签和lidar；
7.s2、机器人启动，对周围的环境进行测量，判断是否处于室外环境；
8.s3、若判断机器人处于室外，采用gps定位，若判断机器人处于室内时，则采用uwb融合lidar进行定位；
9.s3、当uwb标签接收的uwb基站发出信号变差时，移动uwb基站，直至机器人接收的信号变正常为止；
10.uwb基站一侧的侧面固定连接有驱动盒，驱动盒的顶端和底端均设置有滑杆，滑杆贯穿驱动盒并与之滑动连接，且两个滑杆相互平行，滑杆的两端固定在墙面上，驱动盒上侧的内部开设有上腔，驱动盒下侧的内部开设有下腔，驱动盒的侧壁开设有通槽，且通槽与下腔相连通。
11.进一步的，下腔的内部设置有升降板，下腔的顶端和底端之间固定连接有导向杆，且转动连接有螺纹杆。
12.进一步的，导向杆贯穿升降板并与之滑动连接，螺纹杆贯穿升降板并与之螺纹连接，通过上述设置，当螺纹杆在正反转时，即可带动升降板上下移动。
13.进一步的，两个滑杆的两端之间固定连接有导力杆，且导力杆呈倾斜状。
14.进一步的，两个滑杆之间固定连接有竖板，竖板位于导力杆较高的一端，竖板的侧壁转动连接有滑轮。
15.进一步的，驱动盒的侧壁固定连接有连绳，连绳的一端缠绕在滑轮上并固定连接有配重块，通过上述设置，在配重块重力的作用下可带动驱动盒和uwb基站向导力杆较高一
端的位置移动。
16.进一步的，升降板的侧壁固定连接有外延杆，且外延杆的一端贯穿通槽并延伸至通槽的外侧。
17.进一步的，外延杆的一端转动连接有压轮，且压轮与导力杆紧贴；通过上述设置，当升降板向下移动时，可带动驱动盒向导力杆较低的位置移动。
18.进一步的，上腔的内部固定连接有电机和减速机，电机而当输出端与减速机的输入端固定连接，减速机的输出端与螺纹杆的顶端固定连接；通过上述设置，可带动升降板上下移动。
19.进一步的，升降板的底面固定连接有拉簧，拉簧的底端与下腔的底端之间固定连接有拉力传感器，拉力传感器与电机电性连接，通过上述设置，可依据拉力传感器的读数间接的明确uwb基站在导力杆上的位置，实现了uwb基站的定位功能。
20.相比于现有技术，本技术的优点在于：
21.(1)该方法通过uwb基站可移动的设置，在uwb基站在受到遮挡后，可自主调节其所在位置避开遮挡，提高机器人的定位精度，通过压轮挤压导力杆的方式进行驱动，当升降板向下移动时，压轮和导力杆会造成挤压，挤压产生的力可带动驱动盒向导力杆较低的位置移动，当升降板向上移动时，在配重块的作用下，可带动驱动盒向导力杆较高的位置移动，上述驱动方式可使uwb基站在导力杆的任一位置停止，且具有锁位功能，提高了uwb基站移动时的稳定性，又通过拉簧和拉力传感器的设置，实现了uwb基站自身的定位功能，进一步的提高了定位的准确性。
22.(2)导向杆贯穿升降板并与之滑动连接，螺纹杆贯穿升降板并与之螺纹连接，通过上述设置，当螺纹杆在正反转时，即可带动升降板上下移动。
23.(3)驱动盒的侧壁固定连接有连绳，连绳的一端缠绕在滑轮上并固定连接有配重块，通过上述设置，在配重块重力的作用下可带动驱动盒和uwb基站向导力杆较高一端的位置移动。
24.(4)外延杆的一端转动连接有压轮，且压轮与导力杆紧贴；通过上述设置，当升降板向下移动时，可带动驱动盒向导力杆较低的位置移动。
25.(5)上腔的内部固定连接有电机和减速机，电机而当输出端与减速机的输入端固定连接，减速机的输出端与螺纹杆的顶端固定连接；通过上述设置，可带动升降板上下移动。
26.(6)升降板的底面固定连接有拉簧，拉簧的底端与下腔的底端之间固定连接有拉力传感器，拉力传感器与电机电性连接，通过上述设置，可依据拉力传感器的读数间接的明确uwb基站在导力杆上的位置，实现了uwb基站的定位功能。
附图说明
27.图1为本技术的右视立体图；
28.图2为本技术的左视立体图；
29.图3为本技术的正视图；
30.图4为本技术uwb基站向左移动时的状态图；
31.图5为本技术的俯视立体图；
32.图6为本技术的后视立体图；
33.图7为本技术uwb基站向导力杆较低一端移动时的状态；
34.图8为本技术驱动盒处的侧视剖面图；
35.图9为本技术升降板向下移动时的状态图。
36.图中标号说明：
37.1、uwb基站；2、驱动盒；201、上腔；202、下腔；203、通槽；3、滑杆；4、螺纹杆；5、升降板；6、外延杆；7、压轮；8、导力杆；9、电机；10、减速机；11、配重块；12、拉力传感器；13、竖板；14、滑轮；15、连绳；16、导向杆；17、拉簧。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.实施例1：
40.本技术公开了一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，请参阅图1-9，包括以下步骤：
41.s1、在室内的墙面上安装uwb基站1，并在机器人的内部安装uwb标签和lidar；
42.s2、机器人启动，对周围的环境进行测量，判断是否处于室外环境；
43.s3、若判断机器人处于室外，采用gps定位，若判断机器人处于室内时，则采用uwb融合lidar进行定位；
44.s3、当uwb标签接收的uwb基站1发出信号变差时，移动uwb基站1，直至机器人接收的信号变正常为止；
45.uwb基站1一侧的侧面固定连接有驱动盒2，驱动盒2的顶端和底端均设置有滑杆3，滑杆3贯穿驱动盒2并与之滑动连接，且两个滑杆3相互平行，滑杆3的两端固定在墙面上，驱动盒2上侧的内部开设有上腔201，驱动盒2下侧的内部开设有下腔202，驱动盒2的侧壁开设有通槽203，且通槽203与下腔202相连通。
46.请参阅图8-9，下腔202的内部设置有升降板5，下腔202的顶端和底端之间固定连接有导向杆16，且转动连接有螺纹杆4，导向杆16贯穿升降板5并与之滑动连接，螺纹杆4贯穿升降板5并与之螺纹连接，通过上述设置，当螺纹杆4在正反转时，即可带动升降板5上下移动，上腔201的内部固定连接有电机9和减速机10，电机9而当输出端与减速机10的输入端固定连接，减速机10的输出端与螺纹杆4的顶端固定连接；通过上述设置，当电机9正转时可通过减速机10带动螺纹杆4正转，使升降板5向上移动，当电机9反转时可通过减速机10带动螺纹杆4反转，使升降板5向下移动。
47.实施例2：
48.其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点，实施例2与实施例1的不同之处在于：
49.请参阅图6-9，两个滑杆3的两端之间固定连接有导力杆8，且导力杆8呈倾斜状，两个滑杆3之间固定连接有竖板13，竖板13位于导力杆8较高的一端，竖板13的侧壁转动连接
有滑轮14，驱动盒2的侧壁固定连接有连绳15，连绳15的一端缠绕在滑轮14上并固定连接有配重块11，通过上述设置，在配重块11重力的作用下可带动驱动盒2和uwb基站1向导力杆8较高一端的位置移动。
50.请参阅图3-9，升降板5的侧壁固定连接有外延杆6，且外延杆6的一端贯穿通槽203并延伸至通槽203的外侧，外延杆6的一端转动连接有压轮7，且压轮7与导力杆8紧贴；通过上述设置，当升降板5向下移动时，压轮7和导力杆8会造成挤压，挤压产生的力可带动驱动盒2向导力杆8较低的位置移动，当升降板5向上移动时，在配重块11的作用下，可带动驱动盒2向导力杆8较高的位置移动。
51.请参阅图3-9，升降板5的底面固定连接有拉簧17，拉簧17的底端与下腔202的底端之间固定连接有拉力传感器12，拉力传感器12与电机9电性连接，当升降板5向上移动时拉簧17被拉伸，此时拉力传感器12受到的拉力变大，uwb基站位于导力杆8较高的位置，当升降板5向下移动时拉簧17收缩，此时拉力传感器12受到的拉力变小，uwb基站位于导力杆8较低的位置，因此可依据拉力传感器12受到拉力的大小来控制电机9的转动状态，控制升降板5上下移动的范围。
52.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在室内的墙面上安装uwb基站(1)，并在机器人的内部安装uwb标签和lidar；s2、机器人启动，对周围的环境进行测量，判断是否处于室外环境；s3、若判断机器人处于室外，采用gps定位，若判断机器人处于室内时，则采用uwb融合lidar进行定位；s3、当uwb标签接收的uwb基站(1)发出信号变差时，移动uwb基站(1)，直至机器人接收的信号变正常为止；所述uwb基站(1)一侧的侧面固定连接有驱动盒(2)，所述驱动盒(2)的顶端和底端均设置有滑杆(3)，所述滑杆(3)贯穿驱动盒(2)并与之滑动连接，且两个滑杆(3)相互平行，所述滑杆(3)的两端均固定在墙面上，所述驱动盒(2)上侧的内部开设有上腔(201)，所述驱动盒(2)下侧的内部开设有下腔(202)，所述驱动盒(2)的侧壁开设有通槽(203)，且通槽(203)与下腔(202)相连通。2.根据权利要求1所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述下腔(202)的内部设置有升降板(5)，所述下腔(202)的顶端和底端之间固定连接有导向杆(16)，且转动连接有螺纹杆(4)。3.根据权利要求2所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述导向杆(16)贯穿升降板(5)并与之滑动连接，所述螺纹杆(4)贯穿升降板(5)并与之螺纹连接。4.根据权利要求1所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，两个所述滑杆(3)的两端之间固定连接有导力杆(8)，且导力杆(8)呈倾斜状。5.根据权利要求4所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，两个所述滑杆(3)之间固定连接有竖板(13)，所述竖板(13)位于导力杆(8)较高的一端，所述竖板(13)的侧壁转动连接有滑轮(14)。6.根据权利要求5所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述驱动盒(2)的侧壁固定连接有连绳(15)，所述连绳(15)的一端缠绕在滑轮(14)上并固定连接有配重块(11)。7.根据权利要求4所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述升降板(5)的侧壁固定连接有外延杆(6)，且外延杆(6)的一端贯穿通槽(203)并延伸至通槽(203)的外侧。8.根据权利要求7所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述外延杆(6)的一端转动连接有压轮(7)，且压轮(7)与导力杆(8)紧贴。9.根据权利要求3所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述上腔(201)的内部固定连接有电机(9)和减速机(10)，所述电机(9)而当输出端与减速机(10)的输入端固定连接，所述减速机(10)的输出端与螺纹杆(4)的顶端固定连接。10.根据权利要求3所述的一种融合uwb和lidar的复杂场景定位方法，其特征在于，所述升降板(5)的底面固定连接有拉簧(17)，所述拉簧(17)的底端与下腔(202)的底端之间固定连接有拉力传感器(12)，所述拉力传感器(12)与电机(9)电性连接。

技术总结
本申请公开了应用于机器人定位领域的一种融合UWB和LiDAR的复杂场景定位方法，该方法通过UWB基站可移动的设置，在UWB基站在受到遮挡后，可自主调节其所在位置避开遮挡，提高机器人的定位精度，通过压轮挤压导力杆的方式进行驱动，当升降板向下移动时，压轮和导力杆会造成挤压，挤压产生的力可带动驱动盒向导力杆较低的位置移动，当升降板向上移动时，在配重块的作用下，可带动驱动盒向导力杆较高的位置移动，上述驱动方式可使UWB基站在导力杆的任一位置停止，且具有锁位功能，提高了UWB基站移动时的稳定性，又通过拉簧和拉力传感器的设置，实现了UWB基站自身的定位功能，进一步的提高了定位的准确性。高了定位的准确性。高了定位的准确性。


技术研发人员：林祝亮 鄂采洋 李凝 曹振新
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/20