基于Micro-ROS的移动机器人嵌入式控制系统的设计与开发

简介：
本项目致力于设计并实现一种基于Micro-ROS框架的移动机器人嵌入式控制系统，旨在提高小型机器人的自主性和灵活性。通过优化资源利用，系统能够有效支持各种复杂的导航和交互任务，为广泛的应用场景提供强大支撑。 本段落利用机器人相关知识设计并搭建了一款基于micro-ROS架构的移动机器人，并搭载了Cartographer SLAM算法，在未知环境中构建环境地图。具体内容如下： （1）在PC端成功配置了micro-ROS开发环境，验证了micro-ROS节点与ROS2之间的交互情况。根据机器人的应用场景需求，选择了四轮运动结构并采用差速驱动控制方式。对移动机器人进行了建模和运动学分析，并针对轮式里程计的不足引入IMU进行数据融合。最后对比了几种常见环境地图方案的优点和缺点。 （2）完成了整个机器人系统的搭建工作。将控制系统划分为三个部分，分别阐述了各部分的功能实现情况。在硬件系统方面，根据各个任务模块的需求对主控处理器、传感器及电机驱动板等进行了选型，并针对底层运动控制板设计了相应的硬件电路图；最终实现了机器人的软件程序开发。基于micro-ROS架构下支持有线串口和无线网络两种方式来实现机器人控制系统。 （3）阐述了SLAM问题模型及其求解算法，对栅格地图进行数学建模，并在已知定位的情况下利用数据集进行了初步的构建地图实验；详细介绍了主流的Gmapping与Cartographer这两种SLAM算法。