暑期实践报道|导航智能车及机器人行业调研

2019年8月21日星期三上午,南京航空航天大学自动化学院“基于ROS的导航智能车”团队在学校开展了2019年暑期社会实践项目。基于学校社会实践的要求,该团队选择了科技创新活动作为本次实践的主题。该小分队的实践活动,本着了解机器人行业为出发点,立足于自身所学知识,以拓展见识为目标,积极学习并了解了机器人行业的发展历程及国内外现状,并基于ROS开发出了智能避障小车。

首先,该小分队了解了机器人行业的发展情况。现代机器人的研究始于20世纪中期,其背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。自1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。而我国的工业机器人起步于上世纪70年代初,经过几十年的发展,已经能产出部分机器人的关键器件,开发出弧焊、电焊、码垛、装配、搬运、冲压、喷漆等工业机器人。

接下来小分队了解了ROS(机器人操作系统)。ROS wiki的解释,ROS(Robot Operating System)是一个适用于机器人的开源的元操作系统。它提供了操作系统应有的服务,包括硬件抽象,底层设备控制,常用函数的实现,进程间消息传递,以及包管理。它也提供用于获取、编译、编写、和跨计算机运行代码所需的工具和库函数。

最后基于在ROS wiki上了解到的基础知识,和一部分GitHub提供的开源代码,小分队开发出了基本的避障智能小车。小车外壳采用基本的外置式车架,电机选择常见的直流电机,驱动芯片采用LM298N双路驱动,主控制器采用树莓派3B+,内装有Raspberry基本操作系统和ROS(melodic)。避障部分采用单个超声波传感器和舵机联合完成。主要代码模块为电机驱动模块、舵机扫描模块、超声波测距模块。模块间的通信主要通过ROS提供的三种通信模式完成。最终实现效果为可以实现基本的舵机扫描避障前方障碍物,并存储绘制走过地区的平面地图,最后通过已有的package完成局部路径规划任务。

机器人行业作为现今高新产业之一,将在未来的发展中创造巨大的社会经济价值。大学生作为未来国家经济社会的继任者和创造者,有必要将所学专业知识和现实产业联系起来,尽快适应走出“象牙塔”,了解真实的产业发展情况。