【摘 要】
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在智能仓库与智慧物流领域,移动机器人的应用越来越广泛,大大提升了物品管理效率。室内环境下,定位技术是移动机器人进行运动作业的核心基础。目前,室内定位技术已有很多发展,提出了各种解决方案。其中,射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术凭借其ID识别、非视距、成本低等突出优势,逐渐受到研究人员的重视,具有较大的研究潜力和应用价值。本文将移动机器人与RFID
【基金项目】
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国家基金委“共融机器人”重大研究计划集成创新项目:大型复杂构件多机自律加工机器人的基础研究,91948301,2020.1-2024.12； 国家基金委“共融机器人”重大研究计划重点项目:大型复杂构件多机器人移动加工的自律跟踪与协同控制,91748204,2018.1-2021.12；
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在智能仓库与智慧物流领域,移动机器人的应用越来越广泛,大大提升了物品管理效率。室内环境下,定位技术是移动机器人进行运动作业的核心基础。目前,室内定位技术已有很多发展,提出了各种解决方案。其中,射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）技术凭借其ID识别、非视距、成本低等突出优势,逐渐受到研究人员的重视,具有较大的研究潜力和应用价值。本文将移动机器人与RFID定位技术相结合,在保证低成本、易操作、实时性的前提下,提出基于RFID标签组的移动机器人定位方法,并在定位前对移动机器人-天线系统标定和相位信息的预处理,形成一整套的定位解决方案。具体研究内容如下:针对RFID定位方案中,读写器天线搭载在移动机器人上时,两者相对位置关系不明确,且其手动校准会影响定位精度的问题,提出了一种基于相位测量的RFID天线位置标定方法。利用天线位置标定模型,解算RFID天线相对于移动机器人的位置参数,分别从仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性,为后续定位移动机器人时做好铺垫,减少手动测量系统的相对位置带来的误差。基于RFID相位变化预测的原理,提出了一种基于卡尔曼滤波器原理的解缠滤波方法,该方法对原始相位进行同时相位解缠和滤波降噪。对于在噪声较多的环境下,通过相位预处理进行降噪滤波的效果明显,实验结果显示定位精度能够提升30%左右。研究了定位过程室内环境受到多径效应对相位产生影响的问题,并对其影响机理进行分析,提出利用双标签组建立相位差信息以抵抗多径效应的干扰。然后建立基于RFID标签组的移动机器人相位差-位姿定位模型,基于最优化求解的理论,将该模型的解算转化为非线性最小二乘问题,最终通过迭代优化的方法对移动机器人进行定位。对仿真结果进行分析发现采用更多的数据点进行解算时,定位模型具有更好的抗干扰能力。结合RFID系统以及先锋3机器人系统的硬件与软件平台,并编写了上位机程序,完成了移动机器人定位实验,验证了本文提出的定位模型的正确性与合理性,平均定位误差在5cm左右,具有较好的定位精度。
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