概述
多传感器融合室外作业智能机器人，是基于MATLAB/Simulink和ROS联合开发，集成了安装Linux和ROS的控制系统，系统由开源四驱自主导航的移动底盘、多轴机械臂、执行末端（仿生灵巧手或电动夹爪）、开源机器视觉系统和北斗导航定位系统，5G通讯等组成。可支持成为机器人工程、机电一体化、自动化、人工智能等专业平台教学实验载体，也可作为机器人、人工智能等领域的高校、研究所和企业的科研载体。同时，也能应用于课程实训、毕业设计、学术竞赛、创新创客、产品开发等。另外，该产品还支持多传感器融合，支持智能语音控制、智能识别、GPS、5G远程图传、神经网络、深度学习等应用扩展。对用户搭建目标跟随、巡检机器人、生产线上移动抓取和上下料等场景应用研究提供技术服务及支撑。
该平台控制算法代码开源，提供丰富的机械臂运动学、动力学控制实验、2D/3D机器抓取等视觉实验、激光雷达的定位导航实验以及轮毂电机控制实验案例，如三环控制实验、电机PID调节实验、导航规划算法实验、ROS通讯实验、串口驱动移植实验，CAN驱动移植实验，视觉标定实验，机器视觉定位实验等。该系统既可以作为自动化专业、机器人专业、机械电子专业、智能制造专业、机械工程专业中相关如《机器人学导论》、《机器人控制技术》、《计算机控制技术》、《电机与伺服控制》、《机器人伺服驱动技术》、《机器人机电一体化技术》、《机器人操作系统》等课程的配套实验实践平台，也同时支撑相关专业和课程的高级控制算法的科研。
产品特点
1.开源成熟的工业结构，伺服性能优良，定位精度高，技术*，模块化设计，易于安装和使用。
2.采用Simulink和ROS联合的图形化算法开发方式，提供多轴臂、激光导航、机器视觉等开源算法模型，方便用户学习研究以及更高级控制算法的验证。
3.通信控制方式简单易学易用，周期短。底盘驱动控制使用RS485总线，周期不大于20ms，机械臂使用CAN总线，周期小于1.5ms。
4.实验案例内容丰富详细，包含大篇幅的技术及知识点介绍。
5.电气接口开放，通信接口开放，支持二次开发，提供二次开发技术支撑
6.支持多传感器融合，支持智能语音控制、智能识别、GPS、5G远程图传、神经网络、深度学习等应用扩展。
7.对用户搭建目标跟随、巡检机器人、生产线移动抓取和上下料等场景应用研究提供技术服务及支撑。
开发概图
原理框图
开发流程图
适配教材
《机器人学导论》
《机器人控制技术》
《电机与伺服控制》
《机器人伺服驱动技术》
《机器人机电一体化技术》
《机器人学、机器视觉与控制》
《机器视觉算法与应用》
《机器学习：使用OpenCV进行智能图像处理》
《机器人操作系统》
《现代控制理论》
《机器人技术基础》
《运动控制》
《MATLAB建模与仿真》
实验内容
| 模块 | 实验名称 | |
| 移动底盘 | ROS小乌龟仿真实验 | |
| ROS通讯实验 | ||
| ROS关键组件认识 | ||
| URDF模型的描述和建模 | ||
| 传感器实验 | ||
| 机器人建图实验 | ||
| AMCL自适应定位实验 | ||
| 路径规划和避障实验 | ||
| 串口驱动通信实验 | ||
| CAN分析仪驱动通信实验 | ||
| 云台控制实验 | ||
| 视觉SLAM实验 | ||
| ROS网络布局实验 | ||
| 驱动器三环实验 | ||
| 轮毂电机PID调节实验 | ||
| 初识Simulink-ROS实验 | ||
| Simulink-ROS避障算法实验 | ||
| 机械臂 | 运动学 | 机械结构认知实验 |
| 驱动和控制系统认知实验 | ||
| 运动学基本知识实验 | ||
| 坐标系和DH参数设定 | ||
| 正运动学控制实验 | ||
| 逆运动学控制实验 | ||
| 关节空间轨迹规划控制实验 | ||
| 笛卡尔空间轨迹规划控制实验 | ||
| 动力学 | 单关节PID算法正弦曲线跟踪实验 | |
| 双关节PID算法正弦曲线跟踪实验 | ||
| 单关节自适应控制算法正弦曲线跟踪实验 | ||
| 单关节零力拖动实验 | ||
| 双关节零力拖动实验 | ||
| 伺服驱动控制 | CAN总线通讯实验 | |
| 单关节转矩控制实验 | ||
| 单关节PTP控制实验 | ||
| 单关节PT控制实验 | ||
| 机器视觉 | 3D机器视觉在实际场景中的应用 | |
| 认识RealSense相机及型号 | ||
| 基于3D视觉的深度距离测量 | ||
| 深度相机的标定 | ||
| 基于3D视觉的点云技术 | ||
| 基于3D视觉的机械臂抓取 | ||
| 平台支持的综合应用实验 | 移动机器人运动学正逆解运算 | |
| 移动机器人抓取路径规划 | ||
| 使用移动机器人实现动态目标的锁定及跟随 | ||
| 三维空间中物品的检测及抓取 | ||
| 基于深度学习算法实现的人脸检测及定位 | ||
| 语音识别在移动机器人技术中的应用 | ||
| 多传感器融合实验 | ||
性能指标
| 设备名称 | 主要技术参考指标 | |
| 移动底盘 | 长 x 宽 x 高 | 根据需求可定制 |
| 轴距（mm） | 可定制 | |
| 前 / 后轮距（mm） | 可定制 | |
| 车体重量（Kg） | 根据需求可定制 | |
| 电池类型 | 锂电池 48V 20aH | |
| 电机 | 直流无刷 4 X 200W 轮毂伺服电机 编码器分辨率：1024 | |
| 减速箱 | 无 | |
| 驱动器 | 自主研发双伺服电机驱动器 | |
| 驱动形式 | 四轮独立驱动 | |
| 激光雷达 | slam激光雷达，单线 16米，可增配。 | |
| 悬架 | 独立悬架，根据需求可定制。 | |
| 转向 | 差速转向 | |
| 安全装备 | 伺服刹车/防撞罩 | |
| 空载车速 | ≤1m/s，可定制 | |
| 额定运动载量 | 30-150kg，可定制 | |
| 最小制动距离 | ≤100mm | |
| 最小转弯半径 | 可原地转弯 | |
| 爬坡能力 | ≤10°，可定制 | |
| 最小离地间隙 | 105mm，可定制 | |
| 导航系统 | ROS+自主软件包 | |
| 控制模式 | 遥控控制 控制指令模式 | |
| 遥控器 | 2.4G/极限距离1Km | |
| 通讯接口 | CAN | |
| 机械臂 | 供电电压 | DC48V |
| 额定功率 | 小于150W（一般工况下） | |
| 工作半径 | 587mm （节卡Zu3） | |
| 重量 | 约12kg | |
| 末端负载 | 3kg | |
| 重复定位精度 | ±0.02mm | |
| 伺服驱动 | 自主研发的带CAN总线、支持双编码器、具备电流、速度、位置三闭环的工业级伺服驱动器 | |
| 控制器 | 采用TI TMS320F28335 DSP进行开发，支持Simulink自动代码生成，提供运动学、动力学实验案例 | |
| 控制软件 | 支持监控软件对机械臂进行点到点、循环运动等控制 | |
| 运行范围&速度 | ||
| 基座1轴 | ±179°& 148°/s | |
| 肩部2轴 | ±146°& 148°/s | |
| 肘部3轴 | ±146°& 148°/s | |
| 腕部一4轴 | ±179°& 148°/s | |
| 腕部二5轴 | ±179°& 148°/s | |
| 腕部三6轴 | ±179°& 148°/s | |
| 电动夹爪 | 型号 | 慧灵EFG-20 |
| 有效行程 | 20mm（可调） | |
| 夹持力 | 80N（可调） | |
| 尺寸 | 44*30*124.7mm | |
| 重量 | 458g | |
| 电机 | 伺服电机 | |
| 输入电压 | DC24V | |
| 控制方式 | 逻辑电平控制开合 脉冲控制行程 | |
| 视觉系统 | 相机 | 英特尔RealSense D435i |
| 使用环境 | 室内/室外 | |
| 范围 | 约10米， 精度随标定、场景和照明条件而变化。 | |
| 图像传感器技术 | 全局快门，3μmx3μm像素大小 | |
| 接口 | USB‑C 3.1 Gen 1 | |
| 深度技术 | 主动红外立体 | |
| 最小深度距离 | 0.105 m | |
| 景深（FOV） | 90°H x 60°V x 100°D | |
| 输出分辨率 | 2208x1242@15fps；1920x1080@30fps；1280x720@60fps；672x376@100fps | |
| 软件 | 采用自主研发的OpenCV进行目标识别 | |
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