ROS自主导航 - 实验教学方案

本实验箱以大载重的全向麦轮车为载体，基于ROS系统作为开发平台，使用双驱和四驱两种不同的结构作为机器人本体，最终通过地面二维码实现导航机器人的精确方向和距离控制，可以选择任一种作为实验设备。

机械结构

1. 四驱麦轮AGV 4个直径152.4mm的麦克纳姆轮 12V 直流行星减速电机 × 4 外壳为碳钢板，底盘为铝合金材质 共轴摆式悬挂系统 双层车体
2. 两驱运输AGV 悬挂减震结构 12V 直流行星减速电机 × 2 120mm的橡胶车轮 自动回充充电模块

硬件参数

1. ROS系统： B4+树莓派，四核A72CPU，2GB，64位LPDDR4
2. STM32主控板： STM32F746NGH6主控芯片 支持CAN总线，FSMC总线，IIC总线，UART接口 支持组态LCD显示模块 32M RAM，支持USB2.0通信
3. 电机驱动： STM32F1系列主芯片 10AH锂电池 具备过流、过压保护 支持CAN总线通信 带编码器直流减速电机 四驱AGV四块，两驱AGV两块
4. 二维码导航传感器： 图像分辨率达到752 x 480 最大采集60fps，最大解码速率达到45个/秒 有4个独立控制照明LED，和2个LED瞄准器
5. 惯性导航： 四驱AGV MPU9250九轴陀螺仪，精度0.1度 支持UART和I2C通信协议 输出可达200HZ，内置卡尔曼滤波融合算法 两驱AGV MPU6050六轴陀螺仪，精度0.1度 支持SPI和I2C通信协议
6. 避障传感器（四驱AGV） HC-SR04超声波传感器 红外避障传感器
7. TFT液晶屏（四驱AGV） 2.2寸串口TFT液晶屏，240 * 320分辨率
8. 尺寸： 600mm * 556mm，高度约700mm（四驱AGV） 500mm * 500mm，高度约155mm（两驱AGV）

实验支持

ROS基础开发

ROS系统安装配置
ROS系统内通信
ROS自定义程序执行
ROS仿真环境搭建

ROS应用开发

开机自动配置
拍照录像
为不同USB口指定名称
小车运动控制
距离角度控制
读取二维码信息
二维码校准
收发Zigbee信息
小车按照指定路线行走

嵌入式基础开发

定时器实验
GPIO的配置与Flash读写实验
中断和串口操作实验
SPI通信实验
DMA控制器实验
I²C通信实验
AD变换实验
ADC采样实验
OLED实验
PWM实验

嵌入式进阶开发

串口屏通信实验
CAN总线通信基本实验
麦克纳姆轮运动学实验
惯性导航实验
ROS通信基本实验
CAN 多节点通信实验