基于ROS的全向轮智能机器人小车设计

在分析3个全向轮运动学和构建相应的运动学模型基础上,基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)设计一款使用3个全向轮来进行稳定移动的智能机器人小车,并进行系统测试。这款智能机器人小车采用树莓派4B作为上位机,采用Ubuntu18.04操作系统搭载ROS。底层为运动控制层,由Arduino2560处理器、电机驱动板、编码电机全向轮和运动控制层中的软件系统组成。树莓派4B将各个传感器获取到的信息进行整合分析和预处理,然后根据这些信息对小车的下个运动作决策,将决策指令通过USB串口通信将信号传输到Arduino上再处理,将最终得到的信号发送到电机驱动板上,由驱动板来控制3个电机运动,让小车利用3个全向轮的差速实现直走、转向运动的功能。通过接收传感器的信息来对智能小车四周环境进行感知,达到对信息融合和粒子滤波等处理便可将地图信息可视化,实现室内环境下智能小车的即时定位与地图构建功能。利用构建好的地图,编写程序实现小车的定点导航和多点导航。系统测试结果显示,这款智能机器人小车能平稳地运动与导航,雷达构建的地图信息边缘清晰、障碍物位置明显准确。

基于ROS的室内自主移动机器人设计

设计一款基于ROS的i室内自主移动机器人,根据机器人实际功能需求,选择基于四轮差速驱动的机器人底盘。该机器人以Jetson Nano为核心控制器,ArdunoMega2560板和驱动板为辅控制器,辅控制器采用一体化设计,将各功能子电路通过优化布局方式集成一块PCB扩展板,增加了辅控制器的可靠性和稳定性,并能减少了接线的数量。该机器i人利用ROS系统把机器人所用所要进行的一系列工程整合在一起,激光雷达为主要传感器。通过上位机(JetsonNanio)与下位机(Arduno板和驱动板)的通信,使下位机接收到上位机的消息,发送指令到驱动板,驱动板进行速度和方向的控制。ArdunoMega2560板接收上位机的指令后向电机驱动板传输信号,电机驱动板通过连接PWM端口来控制小车左右电机的转速,从而实现差速转向。通过测试,移动机器人通过激光雷达进行SLAM建图,实现机器人能够自主导航、自主避障等功能。

基于Arduino的直流无刷电机教学台架设计

为使得接受职业教育的学生能够快速理解直流无刷电机的工作原理,选用了开源硬件Arduino作为控制板,使用了漆包线铁芯等材料自行绕制定子线圈,永磁体制作转子,透明亚克力材料制作支架,6颗MOS管焊接驱动电路。安装测试结果表明本教学台架工作性能正常,能较好满足职业教育课堂教学一般需求。