【鲁班猫创意大赛2期】智能高阶机器人开发

Abner_ux47Y · 发表于 2023-11-30 19:07:31

1 .项目背景：

随着5G，AI信息技术、控制技术、传感器技术的高速发展，机器人正成为科技领域最新的火热赛道之一，开始逐渐从殿堂走出寻常百姓家，被广泛应用于各个领域。智能高阶机器人，具有环境感知，运动规划，通过获取图像数据，机器人可以获得目标物体的外观、位置、大小、形状等重要特征，从而更好地理解环境。灵活性和适应性：从而具有较高的灵活性和适应性，适用于不同形态和特征的环境。机器人可以通过使用不同类型的传感器，实现对不同环境的感知和理解，多模态信息融合。超声波、激光等传感器相互融合，可以提供更全面、准确的环境感知。多模态信息的融合可以弥补单一传感器的局限性，提高机器人感知的鲁棒性和可靠性。中国电子学会将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。机器人在应对复杂的工业控制，物流，农业起着重要作用。在巡检、地震、洪涝灾害和极端天气,以及矿难、火灾、安防等公共安全事件中有着突出的性能表现，是21世纪自动化科学与技术的集中体现，是最高意义上的自动化，是当今国际自动化技术发展的重要方向。
基于鲁班猫2智能高阶机器人开发，集导航控制于一体、主要服务于各家开发的高级自动驾驶系统，为通过北斗GPS实现双模GNSS定位，为自动驾驶系统提供厘米级定位信息、航向角信息、4G网络接入、九轴姿态信息、蓝牙通讯、WiFi定位和自然语音理解等功能。搭载开发的导航控制算法，配合上位机软件实现路径规划与导航功能。具有跟随用户规划路径与遇障暂停功能，实现简单空旷环境下的自主导航控制。集成度极高，功能丰富，各项数据精度高，数据稳定，接口灵活多样。可以用于精准农业，智慧物流，智慧巡检，智慧送药等二次迭代。所有器件力争实现国产化，保证自主可控。

2. 系统架构：
系统架构.png

3.实物展示：
驱动板本想用，TB6612驱动电机，TB6612驱动能力实在太弱了，只能做玩具小车。还好，驱动板有CAN通信，买的时代超群的OpenCAN电机。这个可以做到驱动大功率电机，做到精确控制。

[size=11.9552pt] 鲁班猫2性能要高于树莓4，[size=15.9403px]鲁班猫2搭载[size=15.9403px]RK3568，采用了ARM Cortex-A55架构的四核心CPU（主频最高2.0GHz）和Mali-G52 GPU（800MHz）。树莓派4搭载了Broadcom BCM2711芯片，四核Cortex-A72 CPU（主频1.5GHz）和VideoCore VI GPU（500MHz）。从处理器性能来看，RK3568在多核性能上更胜一筹。再者[size=15.9403px]鲁班猫2价格美丽，产能保证。
[size=11.9552pt]. 对比.png

[size=11.9552pt]

实物图：

通过[size=11.9552pt]兼容 [size=11.9552pt]40Pin [size=11.9552pt]接口，驱动板给[size=15.9403px]鲁班猫2供电，通过[size=11.9552pt]UART [size=11.9552pt]实现数据交互。做到跟树莓派或者英伟达主控一致功能。

RTK接收机，这玩意老贵了。

激光雷达：

4，项目开发
升级镜像Ubuntu20镜像:

由于鲁班猫2只有另个USB，不够用，扩展。

识别USB扩展。

安装ROS系统。生命苦短，推荐小鱼一键安装：

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

复制代码

等待，一键配置。检测：ROS是否安装成功

rosrun turtlesim turtlesim_node

复制代码

5，机器人功能：
  1）. 智能监测：通过安装在智能高阶机器人上的传感器和摄像头，实时收集环境的各项数据，如湿度、温度、气体分析等。
  2.）数据分析：利用机器学习和大数据分析技术，对收集到的数据进行处理和解析，为用户提供针对性的建议，针对农业提供如施肥、灌溉、病虫害防治，工业提供各种决策建议。
  3 ）. 自动化控制：根据分析结果，通过智能高阶机器人实现对自动化管理。
  4）. 机器人导航与避障：智能高阶机器人通过采集RTK GNSS信息，激光雷达和超声波等，配备了先进的导航系统和避障功能，可以在复杂的地形和环境中自主行驶，确保生产过程的安全和高效。
  5）. 远程监控与管理：通过CAT1/4 ，蓝牙模组可以通过遥控器，手机或电脑远程监控机器人。
  6）. 智能物流：智能高阶机器人还可协助农民实现产品的物流配送，路径规划，Slam避障，提高运输效率，降低运输成本。
6。代码实现：
在ROS中，实现导航功能需要使用到的三个包是：
  （1） move_base：根据参照的消息进行路径规划，使移动机器人到达指定的位置。
  （2） amcl：根据已经有的地图进行定位。
  （3） gmapping：根据激光数据（或者深度数据模拟的激光数据）建立地图。

6.1 使用使用命令安装 Gazebo 9

sudo apt-get install ros-kinetic-gazebo9-ros-pkgs ros-kinetic-gazebo9-ros-control ros-kinetic-gazebo9*

复制代码

6.2
#运行gazeboto确认Gazebo安装。
#添加其他ROS包和依赖项

sudo apt-get -y install ros-kinetic-catkin
sudo apt-get -y install rviz
sudo apt-get -y install ros-kinetic-gazebo9-ros ros-kinetic-kdl-conversions
sudo apt-get -y install ros-kinetic-controller-manager ros-kinetic-joint-state-controller ros-kinetic-controller-interface ros-kinetic-four-wheel-steering-msgs
sudo apt-get -y install ros-kinetic-joint-trajectory-controller ros-kinetic-rqt ros-kinetic-rqt-controller-manager
sudo apt-get -y install ros-kinetic-rqt-joint-trajectory-controller ros-kinetic-ros-control ros-kinetic-rqt-gui
sudo apt-get -y install ros-kinetic-rqt-plot ros-kinetic-rqt-graph ros-kinetic-rqt-rviz ros-kinetic-rqt-tf-tree
sudo apt-get -y install ros-kinetic-kdl-parser ros-kinetic-forward-command-controller ros-kinetic-tf-conversions
sudo apt-get -y install ros-kinetic-xacro ros-kinetic-joint-state-publisher ros-kinetic-robot-state-publisher
sudo apt-get -y install ros-kinetic-ros-control ros-kinetic-ros-controllers

复制代码

6.3 安装导航包

sudo apt-get -y install ros-kinetic-navigation
sudo apt-get -y install ros-kinetic-move-base ros-kinetic-move-base-msgs ros-kinetic-teb-local-planner ros-kinetic-teb-local-planner-tutorials
sudo apt-get -y install ros-kinetic-robot-localization

复制代码

6.4 RTK接入ROS系统
nmea_navsat_driver是一套用于获取并解析GPS数据的ROS驱动包，使用Python语言实现。

定位算法：

<node pkg="al_rtk_ros_driver" type="al_rtk_ros_driver" name="al_ros_driver">
<remap from="/al_ros_driver/location_pos" to="location_pos"/>
<param name="map_frame" value="map"/>
<param name="serial_device" value="/dev/box_3"/>
<param name="badurate" value="115200"/>
<param name="domain" value="rtk.ntrip.qxwz.com"/>
<param name="account" value="qxnsv0012"/>
<param name="password" value="7fd7069"/>
<param name="publish_pos_fix_only" value="true"/>
<param name="auto_use_first_fix_as_enu_origin" value="true" />
<param name="origin_config_file" value="$(find autolabor_navigation_launch)/params/rtk_tracking_enu_origin.json"/>
</node>
<node name="location_fusion" pkg="location_fusion" type="simple_fusion">
<param name="map_frame" value="map"/>
<param name="odom_frame" value="odom"/>
<param name="buffer_size" value="50"/>
<param name="tag_frame" value="lidar_front" />
<param name="distance_interval" value="0.1"/>
<param name="rate" value="200"/>
</node>
<node name="path_saver" pkg="path_server" type="record_path_node">
<param name="map_frame" value="map"/>
<param name="base_link_frame" value="base_link"/>
<param name="odom_topic" value="odom"/>
<param name="distance_interval" value="0.2"/>
</node>
<node name="path_loader" pkg="path_server" type="load_path_node">
<param name="map_frame" value="map"/>
<param name="path_file" value="default_path"/>
</node>
<node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen">
<rosparam file="$(find autolabor_navigation_launch)/params/navigation/move_base/rtk_tracking_move_base.yaml" command="load" />
<rosparam file="$(find autolabor_navigation_launch)/params/navigation/costmap/two_laser_global_costmap_params_for_tracking.yaml" command="load" ns="global_costmap"/>
<rosparam file="$(find autolabor_navigation_launch)/params/navigation/costmap/two_laser_local_costmap_params.yaml" command="load" ns="local_costmap"/>
<rosparam file="$(find autolabor_navigation_launch)/params/navigation/global_planer/tracking_planner_params.yaml" command="load" ns="LoopPathPlanner"/>
<rosparam file="$(find autolabor_navigation_launch)/params/navigation/local_planer/tracking_teb_local_planner_params.yaml" command="load" ns="TebLocalPlannerROS"/>
</node>

复制代码

视频展示：https://www.bilibili.com/video/BV1mu4y1G7dD/

项目开发时间短，还需要迭代开发。智能高阶机器人项目将前沿科技应用于工业，农业等领域，有助于提高生产效率，降低生产成本，保护环境，实现可持续发展。该项目具有广泛的应用前景，成为中国式现代化未来可持续发展的关键驱动力。

おおおじ。 · 发表于 2023-12-2 16:35:27

真不错

账号		自动登录	找回密码
密码			注册

[经验\资料] 【鲁班猫创意大赛2期】智能高阶机器人开发

主题推荐