基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要目前傳統(tǒng)移動(dòng)傳送機(jī)器人的技術(shù)相對(duì)較為成熟，但其使用成本仍然相對(duì)較高，且容易出現(xiàn)傳感器故障、數(shù)據(jù)處理不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，從而導(dǎo)致移動(dòng)傳送機(jī)器人可能會(huì)出現(xiàn)避障不及時(shí)、誤判障礙物等問(wèn)題，導(dǎo)致其無(wú)法有效避免障礙物完成任務(wù)。本論文旨在研究和設(shè)計(jì)一種基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃和任務(wù)執(zhí)行等功能。硬件平臺(tái)采用了搭載有超聲波測(cè)距傳感器、攝像頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等傳感器和執(zhí)行器的移動(dòng)底盤，為機(jī)器人提供了環(huán)境感知和執(zhí)行任務(wù)的能力。軟件系統(tǒng)基于ROS框架，設(shè)計(jì)了為實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的任務(wù)執(zhí)行和自主導(dǎo)航功能而服務(wù)的眾多模塊，包括導(dǎo)航、感知、構(gòu)建地圖、規(guī)劃路徑和任務(wù)執(zhí)行等模塊。最后驗(yàn)證了基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)在不同環(huán)境下的導(dǎo)航和任務(wù)執(zhí)行性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人;ROS;超聲波測(cè)距傳感器

目錄第1章緒論 第1章緒論1.1研究目的及意義機(jī)器人越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,使得它滲透到了幾乎所有領(lǐng)域之中[1]。機(jī)器人這門學(xué)問(wèn)之中有一個(gè)主要分支就是基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人。其中ROS是一種軟件構(gòu)架，是用來(lái)編寫機(jī)器人程序的，它的一個(gè)重要特點(diǎn)就是靈活性相當(dāng)高,能夠通過(guò)ROS使用一些標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)服務(wù)[2]。并目ROS還能夠在不同節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行過(guò)程之中接收、發(fā)出、整合各種信息[3]。想要設(shè)計(jì)一個(gè)基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人則需要許多方面的技術(shù)支持。首先，要考慮的就是移動(dòng)傳送機(jī)器人如何行動(dòng)，有許多方案可以選擇，比方可以選擇車輪樣式的、履帶樣式、甚至是腿式的等。其次,為使基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人能夠達(dá)到希望它能夠達(dá)到的能力程度。則需要考慮它的導(dǎo)航方式和行進(jìn)計(jì)劃方式，且還要考慮它選擇哪種驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，而這個(gè)則需要考慮傳感融合，特征提取，避障及環(huán)境映射等方面[4]。所以，可以看出基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，它包括道路行進(jìn)規(guī)劃、周圍環(huán)境信息收集、移動(dòng)行為執(zhí)行等許多功能于一體[5]。其中，對(duì)ROS移動(dòng)傳送機(jī)器人的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，很多學(xué)者工程師提出了許多全新的理論與工程技術(shù)課題[6]，而它在許多人不適合進(jìn)入的危險(xiǎn)惡劣環(huán)境和民間應(yīng)用中物料搬運(yùn)上中具有的廣闊的應(yīng)用前景，使得世界各國(guó)中對(duì)它的研究都普遍關(guān)注。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)在這個(gè)領(lǐng)域做了諸多努力。2022年，鄭為奇和汪地在《ROS室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人避障研究》中提到，當(dāng)前基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人普遍采用的局部道路行進(jìn)規(guī)劃算法是動(dòng)態(tài)窗口法(DynamicalWindowApproach,DWA)[7]。動(dòng)態(tài)窗法通過(guò)采集許多個(gè)離散的速度，并模擬采集到的速度在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用評(píng)價(jià)函數(shù)對(duì)模擬出的軌跡進(jìn)行評(píng)定，從而得到最優(yōu)路徑。但DWA算法計(jì)算復(fù)雜度較高,難以實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)避障。而TEB算法則是將動(dòng)態(tài)障礙物、運(yùn)行時(shí)效、路徑平滑等約束進(jìn)行綜合考慮，因此在復(fù)雜環(huán)境下，相較于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)窗口理論有更優(yōu)秀的表現(xiàn)，它支持幾乎所有非完整約束底盤和完整約束底盤，特別是在阿克曼非完整約束底盤上表現(xiàn)出色。TEB算法避障首先將規(guī)劃的幾條能到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的粗略路徑作為原始路徑，然后在每條路徑上考慮多種約束，如時(shí)間、碰撞、速度加速度等，并利用這些約束構(gòu)建優(yōu)化問(wèn)題，最后求解每條初始路徑的優(yōu)化問(wèn)題，得到一條比初始化更優(yōu)的路徑，再?gòu)恼{(diào)優(yōu)后的路徑中選出一條更優(yōu)的路徑，即可得到局部路徑規(guī)劃的結(jié)果。機(jī)器人檢測(cè)障礙物的傳感器往往采用二維的激光雷達(dá)，但只能檢測(cè)某個(gè)截面上的障礙物，若在室內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境中，則會(huì)使機(jī)器人導(dǎo)航變得不安全。所以，選擇深度相機(jī)作為障礙物檢測(cè)傳感器，并使用時(shí)間彈性帶局部路徑的算法實(shí)現(xiàn)了ROS機(jī)器人避障功能的安全可靠。2022年，以歐陽(yáng)嘉泰、王冠凌等人在《基于ROS的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人在建圖與導(dǎo)航技術(shù)層面顯現(xiàn)不足的問(wèn)題，結(jié)合ROS操作系統(tǒng),完成機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[8]。首先，使用優(yōu)化過(guò)后的Gmapping算法進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境二維柵格地圖構(gòu)建并利用AMCL算法完成機(jī)器人的準(zhǔn)確定位。其次，使用TEB算法對(duì)當(dāng)前構(gòu)建的地圖進(jìn)行行進(jìn)道路規(guī)劃。然后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:在仿真環(huán)境中和現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，移動(dòng)傳送機(jī)器人通過(guò)激光雷達(dá)掃描一定范圍環(huán)境信息建立地圖，并基于已有地圖實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，自主繞過(guò)在路徑中遇到的靜態(tài)障礙物，且可以規(guī)劃繞過(guò)動(dòng)態(tài)障礙物的最優(yōu)路徑。2020年吳迪發(fā)表的《基于多傳感器融合的智能小車SLAM導(dǎo)航研究》研究的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)因未安裝機(jī)械制動(dòng)器，而使得機(jī)器人的多個(gè)關(guān)節(jié)在停止行動(dòng)時(shí)，因受到地球引力的影響而向下墜落[3]。除了這個(gè)，還由于別的其他各個(gè)方面的影響，必須在原來(lái)的構(gòu)造上盡量不增加機(jī)械制動(dòng)器，所以要用軟件來(lái)控制機(jī)器人關(guān)節(jié)的電氣制動(dòng)。因?yàn)樽詈脵C(jī)器人上不要放上機(jī)械制動(dòng)器而使它的重量變重，所以最好是能夠在不使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重量增加的同時(shí)又能夠同時(shí)擁有制動(dòng)功能，而使用電氣制動(dòng)器則就能滿足這一點(diǎn)。而缺點(diǎn)則是:使用電氣制動(dòng)器對(duì)于機(jī)械制動(dòng)器來(lái)說(shuō)它不夠穩(wěn)當(dāng)，它在斷電的時(shí)候就會(huì)喪失制動(dòng)的能力。在2021年陳鵬在《智能小車定位和路徑規(guī)劃系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)》中說(shuō)到，使用的工業(yè)機(jī)器人其應(yīng)用場(chǎng)景主要在模鍛壓力機(jī)的上下料、機(jī)床，和噴漆，點(diǎn)焊這類作業(yè)環(huán)境上，它們雖然可以按照提前設(shè)置好的工作程序完成限定好的步驟，但還沒(méi)有傳感反饋的功能，不能應(yīng)對(duì)提前規(guī)定好的程序之外的狀況[9]。比方，在發(fā)生某些偏差的時(shí)候，就可能會(huì)導(dǎo)致零部件損毀甚至機(jī)器人本身的損壞。楊道清在2021年發(fā)表的《雙目智能小車障礙物檢測(cè)與避障研究》中提到，制造業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)要求具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，來(lái)適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和小批多品種的生的應(yīng)用產(chǎn)過(guò)程[10]。2020年S.Escalera,O.Pujol,P.Radeva.在《VisionApple》中研究的機(jī)器人傳送系統(tǒng)的修改封閉系統(tǒng)的條件要求是非常高的，只能從新設(shè)計(jì)，否則在技術(shù)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)[17]。而鉆研和應(yīng)用有著開(kāi)放結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng)是克服這些困難的有效的辦法。德國(guó)開(kāi)發(fā)了一種輪椅機(jī)器人，這個(gè)機(jī)器在人群十分密集且相當(dāng)擁堵的情況下，做了長(zhǎng)達(dá)六個(gè)鐘頭的使用實(shí)驗(yàn)，此機(jī)器人在這次實(shí)驗(yàn)中最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)好，其能力是其它現(xiàn)在有的移動(dòng)機(jī)器人所達(dá)不到的。2021年在《RadevaTrafficsignrecognitionusingevolutionaryadaboostdetectionandforest-ecocclassificationIEEETrans》中其發(fā)表者X.Baro,S.Escalera,J.Vitria,Pujol,提出的計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)要求機(jī)器人系統(tǒng)要能和車間中的別的自動(dòng)化設(shè)備連接在一起[18]。為了提升機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)能和智能化水平高度，要求機(jī)器人系統(tǒng)需要擁有開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成眾多外部傳感器的能力。2022年S.M.Bascon,J.A.Rodriquez,S.L.Arroyo,A.F.Caballero,F.Lopez-Ferreras在《VisionImageUnderst》發(fā)表的機(jī)器人系統(tǒng)大多都是采用的封閉結(jié)構(gòu)的專門使用的控制器，一般采用專門的計(jì)算機(jī)來(lái)作為上層的主控計(jì)算機(jī)，而且用專門的微處理器，應(yīng)用專門的機(jī)器人語(yǔ)言來(lái)當(dāng)做用來(lái)在離線情況下編程的工具,并在EPROM中固化控制算法，想集成外部硬件和軟件，使用這種專用系統(tǒng)則很困難[19]。在2022年,WalterFetterLages在《JointLevelAdaptiveControlforMobileRobotsinROS2》中，提出了一種適用于移動(dòng)機(jī)器人的自適應(yīng)控制器，利用的是機(jī)器人操作系統(tǒng)的導(dǎo)航框架[20]。導(dǎo)航框架實(shí)現(xiàn)了一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器,該控制器考慮了諸如機(jī)器人非完整約束和障礙物的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束，并輸出要由關(guān)節(jié)級(jí)控制器實(shí)現(xiàn)的線性和角速度命令。通常，關(guān)節(jié)級(jí)依賴于速度伺服，而速度伺服忽略了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)或PID控制器，由于模型的非線性和未知參數(shù)，這些控制器很難調(diào)整。所提出的模型參考自適應(yīng)控制器根據(jù)導(dǎo)航框架的要求接受速度參考，并輸出車輪扭矩以施加指令速度。給出了穩(wěn)定性的形式化證明，包括機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、控制器和自適應(yīng)律。盡管這一點(diǎn)尚未得到證明，因?yàn)樗Q于參考信號(hào)上激勵(lì)的持續(xù)性，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，估計(jì)的參數(shù)收斂到接近實(shí)際值的值。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的研究，移動(dòng)機(jī)器人容易出的系統(tǒng)現(xiàn)故障和編輯程序的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)的基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于ROS進(jìn)行工作的，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，設(shè)計(jì)成熟。1.3主要研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)技術(shù)的ROS移??動(dòng)傳送??機(jī)器人??。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有： 1.監(jiān)測(cè)到前方有障礙，移動(dòng)傳送機(jī)器人停止移動(dòng)，蜂鳴器響；2.超聲測(cè)距傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)前方障礙情況；3.進(jìn)行道路障礙學(xué)習(xí)，將觀察到的情況與機(jī)器人所在位置進(jìn)行比較，來(lái)提供給處理器使它根據(jù)情況操縱移動(dòng)傳送機(jī)器人行動(dòng)；4.根據(jù)觀測(cè)到的環(huán)境路況，移動(dòng)傳送機(jī)器人進(jìn)行左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、掉頭、停止。第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)技術(shù)的ROS移??動(dòng)傳送??機(jī)器人??。通過(guò)??STM32F103RCT6單??片機(jī)作??為基本??控制核??心，采??用干電??池組進(jìn)行供電。2.2功能需求分析移動(dòng)機(jī)器人首先要有能夠在從未接觸過(guò)的環(huán)境中安全自如的移動(dòng)的能力，所以它要能夠進(jìn)行自主的導(dǎo)航移動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，機(jī)器人需要裝備多個(gè)各個(gè)功能的傳感器，如激光雷達(dá)、攝像頭、超聲波等傳感器，并且還要有SLAM算法和路徑規(guī)劃算法。然后，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人需要處理包括使用傳感器得到的指令和從遠(yuǎn)程控制端發(fā)送的指令這一點(diǎn)，機(jī)器人則裝備了ARMCortexM系列的單片機(jī)，并且編寫了用來(lái)處理各種指令的控制程序。其次，機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)交互功能，還需要配備多媒體設(shè)備和顯示屏，以方便用戶更加直觀的與機(jī)器人進(jìn)行交互。最后，機(jī)器人還要能夠自我監(jiān)測(cè)傳感器的狀態(tài)，定期維護(hù)和校準(zhǔn)傳感器設(shè)備?；赗OS的移動(dòng)機(jī)器人需要具備多項(xiàng)功能，包括自主導(dǎo)航、控制處理、交互和自我維護(hù)等。而實(shí)現(xiàn)這些功能則需要各種程序、單片機(jī)、傳感器和算法的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，這些功能都將進(jìn)一步得到推廣和完善。2.3激光雷達(dá)在基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，激光雷達(dá)是一個(gè)十分重要的傳感器。它是一種測(cè)量物體位置和距離的設(shè)備，是利用激光束進(jìn)行測(cè)量的，它通過(guò)并測(cè)量激光束從發(fā)射到反射回來(lái)來(lái)回所需要的時(shí)間，來(lái)確定物體到機(jī)器人的位置距離[21]。激光雷達(dá)在ROS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有一些重要作用：驅(qū)動(dòng)程序：激光雷達(dá)與ROS系統(tǒng)進(jìn)行通信通常需要一些特定的驅(qū)動(dòng)程序。ROS可以提供各種激光雷達(dá)的驅(qū)動(dòng)程序包，能夠與不同型號(hào)和品牌的激光雷達(dá)進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)發(fā)布：激光雷達(dá)發(fā)布數(shù)據(jù)是通過(guò)ROS的傳感器消息。而erLaserScan消息最常用的消息類型，它包含了激光束的各種測(cè)量數(shù)據(jù)，如角度、強(qiáng)度和距離信息。而這些消息被激光雷達(dá)節(jié)點(diǎn)發(fā)布到ROS系統(tǒng)中的特定主題，之后其他節(jié)點(diǎn)想要獲取這些激光雷達(dá)數(shù)據(jù)就可以通過(guò)訂閱這些主題來(lái)完成。數(shù)據(jù)處理：激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的各種處理和分析可以在ROS系統(tǒng)中進(jìn)行。比如，對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和濾波可以使用ROS中的濾波器節(jié)點(diǎn)處理，以完成去除無(wú)用的噪聲和異常數(shù)據(jù)的任務(wù)。此外，還可以使用SLAM算法將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)信息與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建圖和定位?？梢暬篟OS中的可視化工具可以對(duì)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和展示。其中，ROS中常用的可視化工具RViz，可以以點(diǎn)云的形式將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，以幫助用戶更加直觀地了解機(jī)器人的周圍環(huán)境。導(dǎo)航與避障：激光雷達(dá)在移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中的導(dǎo)航和避障得到廣泛應(yīng)用。以激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，并使用導(dǎo)航堆棧中的避障算法和路徑規(guī)劃，機(jī)器人就能夠根據(jù)周圍環(huán)境的距離信息做出選擇，以完成避免障礙物并導(dǎo)航的任務(wù)。2.4三維構(gòu)圖在基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，三維構(gòu)圖（3DMapping）是一個(gè)十分重要和關(guān)鍵的功能，它使得機(jī)器人能夠從周圍環(huán)境中獲取到三維場(chǎng)景的眾多信息并構(gòu)建出精確的三維地圖。以下是基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中三維構(gòu)圖的一般設(shè)計(jì)流程和要素：激光雷達(dá)的環(huán)境情況獲悉：一般情況下機(jī)器人獲知四周情況信息的方式是用激光雷達(dá)為的感知設(shè)備。ROS提供了各種激光雷達(dá)的驅(qū)動(dòng)程序包，可以方便地與不同型號(hào)和品牌的激光雷達(dá)進(jìn)行通信，并獲取激光掃描數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理：激光雷達(dá)通常以點(diǎn)云的形式表示返回的數(shù)據(jù)，即三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)是由大量的點(diǎn)構(gòu)成的。在ROS中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)常使用PointCloud2消息類型來(lái)表示。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行各種配準(zhǔn)、濾波、分割和特征提取等處理，可以通過(guò)ROS的點(diǎn)云處理庫(kù)處理。地圖構(gòu)建算法：在ROS中，用于將點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維地圖模型的最常用的地圖構(gòu)建算法算法是自由空間構(gòu)圖和體素濾波算法。自由空間構(gòu)圖算法是利用激光雷達(dá)的掃描數(shù)據(jù)將環(huán)境劃分為自由空間和占據(jù)空間，并以柵格地圖的形式表示。體素濾波算法是將點(diǎn)云數(shù)據(jù)離散化為體素并進(jìn)行濾波處理，從而構(gòu)建出稠密的三維地圖。地圖更新和維護(hù)：隨著機(jī)器人的位置移動(dòng)，環(huán)境也會(huì)隨之不斷變化，所以構(gòu)建出的地圖也需要進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和維護(hù)。在ROS中，同時(shí)進(jìn)行地圖構(gòu)建和機(jī)器人定位可以使用SLAM算法來(lái)完成。SLAM算法是通過(guò)激光雷達(dá)收集到的環(huán)境信息和機(jī)器人自身的的移動(dòng)情況，隨時(shí)進(jìn)行機(jī)器人的行動(dòng)和方位計(jì)算以及地圖的刷新，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置確定和地圖更新。地圖可視化：ROS提供了如RViz和Gazebo等多種可視化工具，可用于實(shí)現(xiàn)完成三維地圖。這些應(yīng)用可以說(shuō)明機(jī)器人的方位、地圖的構(gòu)建、點(diǎn)云數(shù)據(jù)等，并且允許用戶以三維視角分析和觀察地圖?；赗OS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中的三維構(gòu)圖模塊為機(jī)器人提供了用于導(dǎo)航?jīng)Q策和環(huán)境感知的重要信息。它幫助機(jī)器人構(gòu)建準(zhǔn)確的環(huán)境模型，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、避障等高級(jí)功能。2.5單片機(jī)型號(hào)選擇在進(jìn)行本設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于單片機(jī)的選擇有兩種方案，及使用51單片機(jī)或STM32單片機(jī)。方案1：51單片機(jī)說(shuō)的是對(duì)兼容英特爾8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱[11]。51單片機(jī)它擁有著八位的CPU；而且它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序儲(chǔ)存器的尋址空間都達(dá)到了64KiB；且還有擁著四組輸入輸出口，每組八位共三十二個(gè)；以及五至六個(gè)中斷源，它們分為2個(gè)優(yōu)先級(jí)。51單片機(jī)只能做一些簡(jiǎn)單的邏輯功能代碼，因?yàn)樗男阅芎蛢?chǔ)存空間非常有限，所以不適合做復(fù)雜的算法和大數(shù)據(jù)處理，而且51單片機(jī)接口也比較少，通信功能有限，不能支持?jǐn)U展太多的功能。方案2：STM32是一款32位的微控制器，它是意法半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的，是基于ARMCortex-M為內(nèi)核的。STM32它的優(yōu)點(diǎn)眾多，其中包括功率耗能低、機(jī)能優(yōu)秀、功能強(qiáng)大等，常應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域。STM32很早之前就開(kāi)發(fā)出來(lái)了，資料豐富，便于學(xué)習(xí)。它能夠搭載高速的處理器和內(nèi)存，能夠輕松處理復(fù)雜應(yīng)用。具有豐富的外設(shè)接口，易于調(diào)試和測(cè)試。經(jīng)過(guò)比對(duì)，本設(shè)計(jì)最終選擇使用STM32單片機(jī)。圖2.1STM32F103RCT6原理圖STM32F103RCT6是STMicroelectronics公司推出的一款32位單片機(jī)，是以ARMCortex-M3為內(nèi)核開(kāi)發(fā)出來(lái)的。它是STM32F1系列的一員，運(yùn)行頻率高達(dá)72MHz，采用了ARMCortex-M3處理器，具有豐富的外設(shè)和存儲(chǔ)器資源。以下是STM32F103RCT6的主要特點(diǎn)和特性：處理器核心：STM32F103RCT6的內(nèi)核采用了ARMCortex-M3，這是一種32位的低功率消耗、高機(jī)能處理的RISC處理器。它強(qiáng)力的計(jì)算能力和處理器核心優(yōu)化的指令集，十分適合與嵌入式應(yīng)用。運(yùn)行頻率：該單片機(jī)的運(yùn)行頻率最高為72MHz，它可以滿足大部分情況下多數(shù)應(yīng)用的需求存儲(chǔ)器：STM32F103RCT6具有128KB的Flash存儲(chǔ)器和20KB的SRAM。SRAM用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)和堆棧，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序代碼和數(shù)據(jù)。外設(shè)接口：它能夠提供包括多個(gè)通用IO口、I2C、USB、USART、SPI、定時(shí)器、ADC等多種外設(shè)接口。電源管理：該單片機(jī)具有如待機(jī)模式、睡眠模式和停機(jī)模式等多種電源管理功能，且它支持多種低功耗模式，以優(yōu)化能耗開(kāi)發(fā)工具：STMicroelectronics有著了完備的軟件和所需的工具，包括集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、STM32Cube軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和豐富的軟件庫(kù)。這些工具和資源可以幫助開(kāi)發(fā)者快速啟動(dòng)項(xiàng)目并開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。

第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)是STM32F103RCT6單片機(jī)，它是操控整個(gè)系統(tǒng)硬件的核心，其提供電能則是選擇用的干電池。其系統(tǒng)的主要硬件模塊包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、IMU模塊、RaspberryPi電腦板模塊、指示燈模塊、MPU9250時(shí)鐘模塊、USB模塊、舵機(jī)模塊、穩(wěn)壓電路模塊、圖像采集模塊、和蜂鳴器模塊等。3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)3.2.1舵機(jī)模塊設(shè)計(jì)圖3.1舵機(jī)模塊原理圖舵機(jī)其實(shí)就是一種驅(qū)動(dòng)器，它就是一種為位置伺服的伺服馬達(dá)，它適用的控制系統(tǒng)為位置角度可以持續(xù)變化又可以一直保持的系統(tǒng)。而它則普遍使用在了遙控玩具如飛機(jī)、潛艇模型，遙控機(jī)器人等之中[12]。它其工作原理就是通過(guò)信號(hào)調(diào)制芯片收到控制信號(hào)，控制信號(hào)代表著直流偏置電壓，它由接收機(jī)的通道進(jìn)入再進(jìn)入到芯片之中。電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，就看到電機(jī)芯片的電壓差是正還是負(fù)，電壓差是正就正轉(zhuǎn)，是負(fù)就反轉(zhuǎn)。電壓差為零時(shí)電機(jī)停止，級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)就能完成使電壓差為零。舵機(jī)的操控:需要一個(gè)控制脈沖部分的基脈沖，它一般在20ms左右高電平部分角度一般為05ms~2.5ms范圍內(nèi)，這樣才能控制舵機(jī)。圖3.2舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖74HC245；74HCT245是一種高速硅柵CMOS器件，可以與低功率肖特基TTL（LSTL）引腳兼容。74HCT245芯片是驅(qū)動(dòng)舵機(jī)采用的芯片。74HC245；74HCT245是八進(jìn)制收發(fā)器，具有發(fā)送和接收方向上的非反相三態(tài)總線兼容輸出。74HCT245具有用于容易級(jí)聯(lián)的輸出使能輸入（OE）和用于方向控制的發(fā)送/接收輸入（DIR）。3.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)圖3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖HR8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是一種常見(jiàn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，常用于控制和驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)（DCmotor）或步進(jìn)電機(jī)（steppermotor）。以下是一般情況下電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的常見(jiàn)特點(diǎn)和功能：HR8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通常需要一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娫垂╇?，以提供所需的電壓和電流。輸入電源范圍可以根?jù)具體模塊而有所不同。該模塊通常具有高電流輸出能力，能夠提供足夠的電流給電機(jī)以實(shí)現(xiàn)高效的驅(qū)動(dòng)。這有助于電機(jī)產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩和速度。HR8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊通常提供各種控制接口，例如PWM（脈寬調(diào)制）、DIR（方向）和EN（使能）等。通過(guò)這些接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的速度、方向和使能狀態(tài)進(jìn)行控制。為了確保電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的安全運(yùn)行，HR8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊有著許多保護(hù)。它們包括過(guò)電流保護(hù)、過(guò)高溫保護(hù)和電源過(guò)高壓保護(hù)等，以防止電機(jī)和模塊受到損壞。該模塊通常支持電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)整輸入信號(hào)的頻率或占空比，可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速控制通常通過(guò)PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)。有些HR8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊還配備了逆變器功能，可以將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，以驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)。3.2.3IMU模塊設(shè)計(jì)圖3.4IMU模塊原理圖IMU即慣性測(cè)量單元，它彌補(bǔ)了GPS定位的不足，其中通常封裝了三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，它用于測(cè)量物體的三軸姿態(tài)角以及加速度[13]。IMU在移動(dòng)傳送機(jī)器人上測(cè)量和收集加速度和角速度信號(hào)，加速度和角速度數(shù)據(jù)在三維空間中能夠算出物體的狀態(tài)位置，以起到定位導(dǎo)航的作用。來(lái)檢測(cè)移動(dòng)傳送機(jī)器人有無(wú)突然碰撞，有無(wú)傾斜等。IMU提供的信息是一個(gè)相對(duì)的定位信息，它測(cè)量的是相對(duì)與起始位置的移動(dòng)傳送機(jī)器人所行進(jìn)的道路，所以它并不是提供移動(dòng)傳送機(jī)器人所在的具體位置的信息，所以，它一般都與GPS一起應(yīng)用，在沒(méi)有GPS信號(hào)的時(shí)候，IMU能夠使得移動(dòng)傳送機(jī)器人可以繼續(xù)獲得絕對(duì)位置信息，不會(huì)失去方向。3.2.4MPU9250時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)圖3.5MPU9250時(shí)鐘模塊原理圖MPU9250的傳輸是通過(guò)集成電路總線接口和單片機(jī)進(jìn)行的，這樣的話，傳輸速率最高可以達(dá)到400kHz/s。它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)十分靈敏，靜態(tài)測(cè)量的精度也很高。磁力計(jì)收集信息數(shù)據(jù)則使用高靈敏度霍爾型傳感器進(jìn)行，收集的信息可用于計(jì)算偏航角的輔助。3.2.5穩(wěn)壓電路模塊設(shè)計(jì)圖3.6穩(wěn)壓電路模塊原理圖本設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路模塊是使用的HT7533-1三端穩(wěn)壓器。HT7533-1是運(yùn)用CMOS工藝開(kāi)發(fā)的低能耗的高壓穩(wěn)壓器，最高的輸入電壓為30V，輸出電壓最高為12.0V.它的輸出電壓精度很高、供電電流特別低、跌落電壓也很低。其詳細(xì)信息為1.低功耗：≤3μA2.低跌落電壓：典型值0.1V3.低溫漂：典型值50ppm/4.高的輸入電壓：最高可達(dá)30V5.高精度的輸出電壓：容差為+3%6.封裝形式：TO-92，SOT89-3，SOT-23-33.2.6圖像采集模塊設(shè)計(jì)圖3.7圖像采集模塊原理圖在本設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人中，圖像采集模塊使用的器件為攝像頭。其作用十分重要，它負(fù)責(zé)采集機(jī)器人附近的環(huán)境圖像信息，輔助其進(jìn)行路徑識(shí)別。其識(shí)別的準(zhǔn)確與否能影響到移動(dòng)機(jī)器人是否可以在正確地在路線上移動(dòng)行進(jìn)。3.2.7指示燈模塊設(shè)計(jì)圖3.8指示燈模塊原理圖本設(shè)計(jì)中移動(dòng)傳送機(jī)器人上所配備的LED指示燈其作用，在于表示說(shuō)明機(jī)器人現(xiàn)在的工作狀態(tài)，處于哪種工作狀態(tài)；提示機(jī)器人狀態(tài)不正?；虿僮鞑划?dāng)，操作人員即使進(jìn)行相應(yīng)處理；或表示機(jī)器人出現(xiàn)故障，提醒盡快進(jìn)行檢修。3.2.8USB模塊設(shè)計(jì)圖3.9USB模塊原理圖本設(shè)計(jì)所用的充電接口是P-5-MICROUSB。MICROUSB是USB2.0規(guī)范的其中的一個(gè)版本號(hào)，它的接口比MiniUSB的接口還要小。MiniUSB的下一代型號(hào)就是MICROUSB，是由USB標(biāo)準(zhǔn)化組織二零零七年一月四日規(guī)定。它比標(biāo)準(zhǔn)USB和Mini-USB連接器更節(jié)省空間，且它包括了鋼板機(jī)殼，能夠達(dá)到一萬(wàn)次的拔插強(qiáng)度。3.2.9RaspberryPi電腦板模塊設(shè)計(jì)圖3.10RaspberryPi電腦板模塊原理圖RaspberryPi電腦板中文譯名為“樹(shù)莓派”，樹(shù)莓派是一種體型小但功能完備的掌上電腦，它有包括USB接口、網(wǎng)線接口、Wifi、可編引腳、外接顯示屏和攝像頭等眾多功能。樹(shù)莓派由英國(guó)的EbenUpton為領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)。它是一個(gè)基于ARM的微型電腦主板，只有銀行卡大小，卻能基本實(shí)現(xiàn)電腦的功能。它是世界上正式發(fā)售的最小的臺(tái)式機(jī)，所以又被稱為卡片式電腦。它是以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤，它能夠連接外設(shè)，擁有HDMI高清視頻輸出接口和視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口，上面所說(shuō)的全部部件都在一張銀行卡大小的主板上，一張小小的主板卻能夠基本具備PC的所有功能[14]。只要給它接上屏幕和輸入設(shè)備，它就能開(kāi)始運(yùn)行許多功能。只有RSComponents、Egoman和Element14/PremierFarnell這三家公司有樹(shù)莓派的生產(chǎn)許可，且他們都在網(wǎng)上出售。樹(shù)莓派價(jià)格低廉，體型小便于攜帶，運(yùn)行開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)。且內(nèi)置包括Python2、Wolfram、Java、Python3等眾多編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境。其主板上有GPIO引腳，通過(guò)對(duì)這些眾多引腳進(jìn)行編程，可以控制各種傳感器、電路、電子元器件，從而對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。樹(shù)莓派是一種卡片式電腦，是可以裝操作系統(tǒng)的，并能直接在上面進(jìn)行編程和運(yùn)行[15]。樹(shù)莓派是使用ARM架構(gòu)的linux系統(tǒng)，它作為一個(gè)微型電腦,它的可操作性是十分強(qiáng)的。樹(shù)莓派基金會(huì)提供了兩個(gè)版本供人們使用，兩個(gè)版本分別為：基于ARM的DEBIAN和ArchLinux。從2012年樹(shù)莓派開(kāi)發(fā)出來(lái)到現(xiàn)在，因其低成本、小體積、便攜方便等特點(diǎn)，被全球各地使用者應(yīng)用到了許許多多的項(xiàng)目設(shè)計(jì)之中，且廣受好評(píng)[16]。3.2.10蜂鳴器模塊設(shè)計(jì)圖3.11蜂鳴器模塊原理圖在基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，蜂鳴器模塊是其重要的組成部分，其主要作用是在成功連接節(jié)點(diǎn)后，或在其自主導(dǎo)航時(shí)遇到無(wú)法避讓的障礙時(shí)發(fā)聲提醒，和在移動(dòng)傳送機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)警示報(bào)警。其作用十分重要不可或缺。蜂鳴器采用壓電式蜂鳴器，它是由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、共鳴箱、阻抗匹配器和外殼等組成。由集成電路或晶體管構(gòu)成多諧振蕩器。其工作電壓最低為1.5V，最高可以達(dá)到15V，接通電源之后，多諧振蕩器開(kāi)始起振，輸出音頻信號(hào)，壓電蜂鳴片由阻抗匹配器推動(dòng)發(fā)聲。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件主流程圖整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過(guò)系統(tǒng)控制模塊完成移動(dòng)傳送機(jī)器人的基本功能，接收指令行進(jìn)或停止等；通過(guò)超聲測(cè)距傳感器檢測(cè)前方是否有障礙；控制機(jī)器人移動(dòng)。圖4.1總流程圖4.2超聲波測(cè)距模塊的軟件設(shè)計(jì)圖4.2超聲波測(cè)距模塊流程圖只用有一個(gè)脈沖觸發(fā)信號(hào)在10us以上，該模塊就會(huì)發(fā)出八個(gè)40kHz周期的電平并測(cè)量回波。只有有回波信號(hào)它就會(huì)輸出回響信號(hào)。所測(cè)量到的回響信號(hào)的脈沖寬度越寬，就代表著檢測(cè)到的障礙物距離越遠(yuǎn)。距離的話，只要知道從發(fā)射到接收到信號(hào)中間的時(shí)間，就可以通過(guò)計(jì)算得知。測(cè)量周期盡量在60ms以上，要不然發(fā)射信號(hào)就會(huì)對(duì)傳回的回響信號(hào)產(chǎn)生影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。圖4.3超聲波時(shí)序圖4.3GPS模塊的軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)確定機(jī)器人的所在位置的方法，采取GPS系統(tǒng)并結(jié)合攝像頭采集的畫面的方法。圖4.4GPS模塊流程圖4.4舵機(jī)模塊的軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，移動(dòng)傳送機(jī)器人的方向控制由舵機(jī)控制。圖4.5舵機(jī)模塊流程圖4.5激光雷達(dá)模塊的軟件設(shè)計(jì)在基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)中激光雷達(dá)模塊的軟件設(shè)計(jì)是非常重要的。下面是激光雷達(dá)模塊的軟件設(shè)計(jì)流程和要素：驅(qū)動(dòng)程序：首先，與激光雷達(dá)硬件進(jìn)行通信需要使用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)程序。ROS提供了許多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)好的可以與各種激光雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行通信的激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)程序包。選擇適配特定激光雷達(dá)型號(hào)的驅(qū)動(dòng)程序，配置按照ROS的驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范進(jìn)行。數(shù)據(jù)接收和解析：驅(qū)動(dòng)程序與激光雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行通信，從而接收到原始的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)。在軟件設(shè)計(jì)中，接收和解析這些數(shù)據(jù)則需要編寫相應(yīng)的代碼。一般，激光雷達(dá)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式傳輸，所以想要獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)或距離信息，則需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)處理和濾波：接收到激光雷達(dá)數(shù)據(jù)后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理和濾波操作。數(shù)據(jù)處理任務(wù)包括去濾除異常值、除噪聲、配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)插值等。ROS提供的豐富的點(diǎn)云處理庫(kù)可以方便地對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和濾波。數(shù)據(jù)發(fā)布：激光雷達(dá)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和濾波后就可以通過(guò)ROS中的傳感器消息進(jìn)行發(fā)布。LaserScan消息和PointCloud2消息是最常用的消息類型。發(fā)布激光雷達(dá)的掃描數(shù)據(jù)使用LaserScan消息。PointCloud2消息則用于發(fā)布點(diǎn)云數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的可視化和調(diào)試：為了方便調(diào)整和實(shí)驗(yàn)激光雷達(dá)，最好數(shù)據(jù)的可視化使用ROS提供的可視化工具進(jìn)行。例如，使用RViz將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)以點(diǎn)云的形式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，幫助驗(yàn)證激光雷達(dá)的工作是否符合預(yù)期。整合和系統(tǒng)交互：激光雷達(dá)模塊一般需要與其他模塊進(jìn)行整合，如路徑規(guī)劃算法、SLAM算法和避障模塊等。在軟件設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能，需要確保其他模塊與激光雷達(dá)模塊之間的數(shù)據(jù)交互和通信正常工作。激光雷達(dá)模塊的軟件設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)接收與解析、數(shù)據(jù)發(fā)布、驅(qū)動(dòng)程序的選擇和配置、數(shù)據(jù)處理和濾波、可視化和調(diào)試，以及與其他模塊的整合。通過(guò)合理的軟件設(shè)計(jì)，激光雷達(dá)模塊能夠正常工作并為移動(dòng)傳送機(jī)器人系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的環(huán)境感知能力。

第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖圖5.1系統(tǒng)完整實(shí)物圖5.2測(cè)試原理（1）通過(guò)WiFi使電腦與機(jī)器人連接，打開(kāi)終端輸入指令，可通過(guò)鍵盤控制機(jī)器人移動(dòng)。圖5.2測(cè)試原理圖（2）打開(kāi)終端輸入指令，使機(jī)器人能夠拍攝畫面?zhèn)魉偷诫娔X端，開(kāi)啟攝像頭方便查看小車所在位置。如圖5.3為機(jī)器人拍攝的畫面圖5.3機(jī)器人拍攝畫面終端輸入指令，啟動(dòng)激光雷達(dá)。通過(guò)激光雷達(dá)收集機(jī)器人周圍環(huán)境信息。圖5.4機(jī)器人啟動(dòng)激光雷達(dá)（4）終端輸入指令，啟動(dòng)機(jī)器人SLAM建圖。通過(guò)機(jī)器人采集的畫面和激光雷達(dá)收集到的環(huán)境信息，建立一個(gè)機(jī)器人所處位置的部分地圖3D模型。SLAM算法即指的是同步定位與地圖創(chuàng)建，它能夠讓移動(dòng)傳送機(jī)器人在從來(lái)沒(méi)有來(lái)到過(guò)的環(huán)境中安全移動(dòng)，而且還可以描繪出所處位置環(huán)境的地圖。本設(shè)計(jì)采用的為基于激光雷達(dá)的SLAM。這種定位技術(shù)是比較完備的且成功的，它的建圖直觀、精度高、不存在累計(jì)誤差。圖5.5SLAM建圖（5）通過(guò)輸入指令后，可用手柄操控機(jī)器人移動(dòng)，隨著小車的移動(dòng)，所創(chuàng)建的地圖區(qū)域也會(huì)不斷擴(kuò)大。PS手柄的接收器與單片機(jī)連接在一起，按下手柄就會(huì)發(fā)送消息，接收器就能接收到信息再傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。圖5.6手柄控制圖5.7擴(kuò)大后的SLAM建圖（6）綠色為給機(jī)器人設(shè)置一個(gè)起點(diǎn)，粉色為給機(jī)器人設(shè)置一個(gè)終點(diǎn)，是機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航，地圖中紅點(diǎn)為障礙物，小車在自動(dòng)導(dǎo)航時(shí)，會(huì)自動(dòng)避障，到達(dá)所設(shè)定的終點(diǎn)區(qū)域后停止移動(dòng)。圖5.8設(shè)置起點(diǎn)圖5.9設(shè)置終點(diǎn)

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本設(shè)計(jì)的完成過(guò)程對(duì)我我來(lái)說(shuō)難度不小，在整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)了大大小小不少的問(wèn)題。但好在教指導(dǎo)老師很負(fù)責(zé)的有耐心指導(dǎo)我，讓我我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并指導(dǎo)改正了我的設(shè)計(jì)中很多不正確的地方，并使我收獲良多。在本設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題主要是以下幾個(gè)方面，在指導(dǎo)老師的幫助下，和我查閱資料下，針對(duì)這些問(wèn)題提出了解決辦法。(1)在模擬仿真時(shí)，有一些數(shù)值一直達(dá)不到設(shè)計(jì)上的規(guī)定。最后，發(fā)現(xiàn)電路板焊接時(shí)出現(xiàn)了一些技術(shù)問(wèn)題，于是重新焊接。(2)在使用仿真軟件進(jìn)行仿真時(shí)，中間總是出現(xiàn)問(wèn)題，最后在請(qǐng)教指導(dǎo)老師后，指導(dǎo)老師發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)代碼的錯(cuò)誤，并幫助改正。(3)在模擬時(shí)，一直都有顯示邏輯錯(cuò)誤。最后結(jié)果輸出且不受影響，但實(shí)物中會(huì)危害電源。之后經(jīng)過(guò)細(xì)心排差最后發(fā)現(xiàn)，在發(fā)送錯(cuò)誤代碼時(shí)，系統(tǒng)不能分辨忙碌情況。然后就在系統(tǒng)中添加了識(shí)別忙碌信息這一功能，就不再顯示邏輯錯(cuò)誤了，之后的實(shí)物也就不在受影響了。6.2展望設(shè)計(jì)以智能移動(dòng)機(jī)器人為研究對(duì)象，在具體分析智能移動(dòng)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用問(wèn)題后，明確提出了一種基于ROS的移動(dòng)傳送機(jī)器人。全部設(shè)計(jì)的首要工作中如下所示。(1)根據(jù)查看相關(guān)資料，確定了移動(dòng)機(jī)器人在一些領(lǐng)域的作用，在這個(gè)基礎(chǔ)上明確提出了以采集周圍畫面信息、自動(dòng)移動(dòng)、建圖為首要目的的移動(dòng)傳送機(jī)器人；(2)對(duì)于上一部分提及的問(wèn)題，明確提出了運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)傳送機(jī)器人的自動(dòng)控制，運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)操縱所有體系的設(shè)計(jì)計(jì)劃方案。(3)硬件上電源電路是以電機(jī)模塊為驅(qū)動(dòng)元件，單片機(jī)作為主板芯片。模擬仿真結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)最后的成品基本滿足機(jī)器人的要求。但是本人水平學(xué)識(shí)有限，無(wú)論是系統(tǒng)代碼還是硬件組裝調(diào)試，都有可以優(yōu)化而使得本設(shè)計(jì)更加完善的地方。

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附錄電路圖保定理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)源程序<?xmlversion="1.0"?><packageformat="2"><name>mediapipe_ros</name><version>0.0.0</version><description>Themediapipe_rospackage</description><!--Onemaintainertagrequired,multipleallowed,onepersonpertag--><!--Example:--><!--<maintaineremail="jane.doe@">JaneDoe</maintainer>--><maintaineremail="bingda@todo.todo">bingda</maintainer><!--Onelicensetagrequired,multipleallowed,onelicensepertag--><!--Commonlyusedlicensestrings:--><!--BSD,MIT,BoostSoftwareLicense,GPLv2,GPLv3,LGPLv2.1,LGPLv3--><license>TODO</license><!--Urltagsareoptional,butmultiple