基于ROS2的移动机器人控制系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，包括：地面站pc、机器人上位机端和机器人下位机端；所述地面站pc与所述机器人上位机端之间采用无线连接；所述机器人上位机端与所述机器人下位机端之间采用通用异步收发传输器uatr进行有线连接。2.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人下位机端处于控制系统的最底层位置，通过将获取到的运动指令转换成对轮毂电机的控制指令，并给电机驱动器发送相应命令带动轮毂电机运动，同时将编码器及传感器数据反馈给机器人上位机端。3.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人下位机端基于stm32f1芯片进行设计，通过uart通信协议与机器人上位机端进行通信。4.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人下位机端包括模拟数字转换器和定时器，所述模拟数字转换器和定时器相连接，所述模拟数字转换器与电压传感器相连接，所述定时器与编码器相连接；所述模拟数字转换器用于采集电压传感器信息；所述定时器用于电机控制，输入为编码器数据，输出为脉冲宽度调制波形。5.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人上位机端处于控制系统的中层位置，包括与机器人下位机端和传感器的数据通信接口、机器人状态参数初始化接口、数据预处理接口、仿真接口、运动学分析接口以及上层算法实现接口。6.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人上位机端包括数据传输模块和传感器数据读取及处理模块，所述数据传输模块和传感器数据读取及处理模块相连接，所述传感器数据读取及处理模块与机器人的传感器相连接；所述数据传输模块通过uart通信协议与机器人下位机端进行通信，订阅局部路径规划输出的速度指令或地面站pc直接输出的速度指令，打包后发送给机器人下位机端，同时读取机器人下位机端传输的编码器信息；所述传感器数据读取及处理模块通过串口读取imu姿态传感器、gps传感器、双目相机、激光雷达以及机器人下位机端回传的编码器信息。7.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人上位机端包括地图构建模块和定位模块，所述地图构建模块和定位模块相连接；所述地图构建模块：对于地形预设为平坦的环境，利用gmapping算法实现建图和定位，输入信息包括激光雷达数据、里程计数据以及相应的坐标转换关系，输出结果为基于二维栅格格式的地图信息；对于地形预设为复杂的环境，使用基于外观的实时建图算法rtab-map进行建图和定位，输入信息包括双目相机图像、里程计数据以及相应的坐标转换关系，输出结果为三维点云信息、映射到二维的栅格格式的地图信息；所述定位模块：根据地图构建模块得到的地图信息，获取机器人在地图中的姿态和位置，利用自适应蒙特卡洛定位算法amcl进行定位，通过将机器人的传感器数据和原始栅格地图进行映射，得到机器人在全局地图中各个位置的匹配概率，匹配概率越大表明所处位置的概率越大。
8.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述机器人上位机端包括全局路径规划模块和局部路径规划模块；所述全局路径规划模块在当地面站pc指定一个目标点后，采用a*算法进行路径搜索，在地图中计算出一条从起点到目标点的最优轨迹；所述局部路径规划模块通过全局路径规划模块计算出的一条全局路径后，结合当前机器人传感器提供的环境信息，使用动态窗口算法dwa进行动态避障，并输出最终控制机器人运动的速度信息。9.根据权利要求1所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述地面站pc处于控制系统的最上层位置，包括可视化界面模块，提供通信及遥控界面和自主导航界面。10.根据权利要求9所述的基于ros2的移动机器人控制系统，其特征在于，所述通信及遥控界面用于实时显示机器人运行过程中的速度、角速度信息、电池电压及剩余容量信息、运行时反馈信息及实时图像信息、基于ros2主从机通信的参数配置和遥控模式下参数配置；所述自主导航界面用于显示二维栅格地图、三维点云数据、设置初始化位置、设置目标位置、设置返航点及开始返航指令、机器人运行位置坐标及目标返航点坐标。

技术总结
本实用新型提供了一种基于ROS2的移动机器人控制系统，包括：地面站PC、机器人上位机端和机器人下位机端；所述地面站PC与所述机器人上位机端之间采用无线连接；所述机器人上位机端与所述机器人下位机端之间采用通用异步收发传输器UATR进行有线连接。本实用新型通过采用分层式控制系统框架，集成多种传感器和控制终端，降低了各个层级间的耦合性，降低后期系统修改升级的成本。统修改升级的成本。统修改升级的成本。


技术研发人员：殷跃红 黄磊 朱俊达 袁玉峰
受保护的技术使用者：上海交震半导体科技有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/6/6