*基金項(xiàng)目：廣東省普通高校特色創(chuàng)新類項(xiàng)目（自然科學(xué)）（2018GKTSCX056）；

廣東普通高校重點(diǎn)項(xiàng)目（自然科學(xué)）（2019GZDXM014）；

珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021年科研項(xiàng)目（KY2021Y01Z）；

2020年教育部高等學(xué)校項(xiàng)目（2020ITA03008）

0 引言

目前大部分的機(jī)器人都是基于ROS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，一般ROS 在Ubentu 系統(tǒng)中的穩(wěn)定性最好，因此需要Intel或者高性能ARM 架構(gòu)的CPU 的支撐，但存在的問(wèn)題是硬件成本高，功耗高，產(chǎn)品的體積大。同時(shí)ROS 系統(tǒng)中有很多功能對(duì)于某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景而言是冗余的，這些冗余的功能會(huì)使系統(tǒng)龐大，占用很多內(nèi)存和CPU的資源，而且機(jī)器人反應(yīng)不夠靈敏，實(shí)時(shí)性較差。如果將ROS 移植到基于ARM 架構(gòu)的低成本低功耗的CPU上，或者對(duì)ROS 系統(tǒng)進(jìn)行裁剪以去掉冗余的部分，存在工作難度大周期長(zhǎng)的問(wèn)題，而且ROS 后期運(yùn)行時(shí)不夠穩(wěn)定。因此要設(shè)計(jì)一款在特定應(yīng)用場(chǎng)景中運(yùn)行的低成本、低功耗的機(jī)器人，不應(yīng)采用ROS 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，而應(yīng)根據(jù)具體需求采用適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景下的定制化的軟硬件設(shè)計(jì)方案，在降低成本、功耗、體積的同時(shí)可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。

1 硬件設(shè)計(jì)

本文闡述的搬運(yùn)機(jī)器人如圖1 所示，硬件部分由ARM 主板和單片機(jī)電路板組成，具體的硬件框架如圖2 所示。

圖1 搬運(yùn)機(jī)器人

圖2 硬件框架圖

其中ARM 主板采用了S5PV210 的CPU，帶有512M 的RAM 和512 M 的flash，LCD 觸摸屏，SD 卡插槽，3 個(gè)USB接口和4 個(gè)串口，運(yùn)行嵌入式Linux 操作系統(tǒng)^[1]，如圖3 所示。利用該主板可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的激光雷達(dá)掃描，LCD 觸摸屏顯示，機(jī)器人與手機(jī)APP 之間的藍(lán)牙通信，運(yùn)行mjpeg-stream 的實(shí)時(shí)web 視頻顯示等功能。

圖3 ARM開(kāi)發(fā)板

因ARM 主板運(yùn)行的是嵌入式Linux 系統(tǒng)，該系統(tǒng)是非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，無(wú)法準(zhǔn)確讀取25 kHz 的光電編碼器的脈沖，因此用單片機(jī)進(jìn)行電機(jī)控制和光電編碼器的脈沖讀取，單片機(jī)與S5PV210 主板之間用自定義的通信協(xié)議傳輸電機(jī)數(shù)據(jù)^[2]，如圖4 所示。

圖4 單片機(jī)主板

圖5 SCM6716電路板

圖6 外接模塊

SCM6716 的電流驅(qū)動(dòng)模塊，可輸出的最大瞬時(shí)電流達(dá)2 A，如圖5 所示。該機(jī)器人采用了直流電機(jī)搭配減速電機(jī)的方式，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力，可以負(fù)載超100 kg 重物。

機(jī)器人外接模塊可以為機(jī)器人提供更加豐富的功能，如圖6 所示，其中USB 攝像頭用來(lái)提供機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)的視頻，USB WiFi 模塊用來(lái)將攝像頭的視頻傳輸?shù)絯eb頁(yè)面瀏覽，串口藍(lán)牙模塊用來(lái)和手機(jī)APP 連接，飛控模塊包含GPS，陀螺儀，電子羅盤，加速度計(jì)等傳感器，并內(nèi)置了傳感器融合等算法，為室內(nèi)機(jī)器人判斷運(yùn)動(dòng)方向提供參考^[3]。

機(jī)器人可連接激光傳感器，該傳感器可以掃描周圍的環(huán)境，得到周圍6 m 范圍內(nèi)的每個(gè)障礙物的角度和距離，如圖7 所示。

圖7 激光傳感器

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

機(jī)器人的直流電機(jī)連接著減速電機(jī)，因此光電編碼器1 s 可以讀入25 kHz 的脈沖， 但嵌入式Linux 操作系統(tǒng)是非實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)，讀取脈沖不夠準(zhǔn)確^[4]，因此用單片機(jī)來(lái)讀取25 kHz 的脈沖，并將脈沖值通過(guò)串口自定義的簡(jiǎn)單協(xié)議傳給ARM 開(kāi)發(fā)板。

單片機(jī)采用STC15F2K60S2，其中外部中斷0 和外部中斷1 分別用來(lái)讀取左右兩個(gè)電機(jī)的光電編碼器的脈沖，定時(shí)器0 設(shè)置為8 位重裝用以設(shè)置波特率為115 200。定時(shí)器1 每4 ms 中斷1 次，在中斷服務(wù)程序里，生成可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的占空比，每200 ms 計(jì)算1次輪子的速度，假設(shè)兩個(gè)電機(jī)的光電編碼器的脈沖數(shù)為P，輪子轉(zhuǎn)一圈是25 000 個(gè)脈沖，輪子的半徑是r，則輪子的速度為2×3.14×9/25 000，并進(jìn)行1 s 的定時(shí)^[5]。

串口中斷服務(wù)程序根據(jù)從ARM 板獲取到的串口信息控制兩個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)停止、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、設(shè)定速度，如圖8 所示，可通過(guò)手機(jī)APP 或者機(jī)器人的液晶觸摸屏上的按鈕來(lái)發(fā)送這些指令，因點(diǎn)擊按鈕是間斷性的動(dòng)作，同時(shí)發(fā)送兩次設(shè)定速度的按鈕的時(shí)間間隔會(huì)比較久，所以在獲取設(shè)定速度時(shí)如果buffer^[2]的值有可能等于13，即’/r’，也不會(huì)認(rèn)為這是新的一條指令。

圖8 單片機(jī)串口中斷服務(wù)程序

圖9 發(fā)送實(shí)時(shí)電機(jī)速度的協(xié)議

主程序每秒鐘發(fā)送兩個(gè)電機(jī)的速度到ARM 板，因嵌入式系統(tǒng)底層讀取串口數(shù)據(jù)是不定時(shí)的，很多情況下會(huì)讀取到一個(gè)不完整的包^[6]，考慮到機(jī)器人的速度不可能達(dá)到65 535 mm/s，因此可以將通信協(xié)議簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)如下：

當(dāng)嵌入式Linux 讀到兩個(gè)連續(xù)的0xFF，則認(rèn)為是1個(gè)新的包的開(kāi)始，將后面接收到的數(shù)據(jù)存放起來(lái)，直到讀滿6 個(gè)字節(jié)再開(kāi)始計(jì)算兩個(gè)輪子的速度。

主程序中每秒將計(jì)算設(shè)定速度的上下限，上限是設(shè)定速度的105%，下限是設(shè)定速度的95%，當(dāng)電機(jī)的速度在上下限之間不需調(diào)節(jié)占空比，否則每200 ms 調(diào)節(jié)1次占空比。

2.2 嵌入式Linux的軟件設(shè)計(jì)

圖10 嵌入式Linux的軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)從QT 的TMainForm 進(jìn)入后分別對(duì)mjpeg-stream，GPIO，串口，液晶屏，攝像頭進(jìn)行初始化，并啟動(dòng)QT的定時(shí)器，每1 秒刷新1 次控件。

在robot_start 的進(jìn)程中設(shè)置1 個(gè)死循環(huán)，不斷從串口0 連接的串口藍(lán)牙模塊來(lái)獲取手機(jī)APP 發(fā)送過(guò)來(lái)的命令并加以執(zhí)行，同時(shí)不斷從串口3 連接的單片機(jī)來(lái)獲取機(jī)器人的速度，通過(guò)與設(shè)定的速度對(duì)比后向單片機(jī)發(fā)送占空比，并根據(jù)累積的脈沖數(shù)計(jì)算機(jī)器人行走的總里程和某時(shí)刻的朝向。

由于GPS 傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)和電子羅盤等傳感器在室內(nèi)無(wú)法使用，該方法使用里程計(jì)信息對(duì)機(jī)器人的位置和角度進(jìn)行計(jì)算，因此機(jī)器人的朝向可以通過(guò)剛體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算得出。

移動(dòng)機(jī)器人的輪子由電機(jī)帶動(dòng)，輪子的直徑為D，則輪子的周長(zhǎng)為πD，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)m 可以由光電編碼器獲取，當(dāng)機(jī)器人在前進(jìn)或者后退狀態(tài)，移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)的距離S 可以由S = m×πD 得到^[7]。

圖11 移動(dòng)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)示意圖

當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人在左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)狀態(tài)，左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)的角度可以由圖11 中的弧線S 獲取，機(jī)器人的初始位置在黃色的位置，旋轉(zhuǎn)過(guò)一定角度θ2 后到了綠色的位置，從圖1 可知θ1 = θ2，如果可以得到圖11 中的長(zhǎng)度AC，則通過(guò)弧線S 和AC 則可求出機(jī)器人旋轉(zhuǎn)的角度θ1，則旋轉(zhuǎn)角度θ2 也可以得到^[8]。

圖12 移動(dòng)機(jī)器人的觀測(cè)模型

從圖12 可知，機(jī)器人的重心位置在A，對(duì)于前后左右對(duì)稱的機(jī)器人，A 是機(jī)器人的中心位置，如果不是前后左右對(duì)稱的機(jī)器人，A 的位置可以通過(guò)測(cè)量得到，B 是機(jī)器人左邊沿的中點(diǎn)，C 是左上輪的中心點(diǎn)，因此AB 和BC 的長(zhǎng)度可以通過(guò)測(cè)量得到，則AC 的長(zhǎng)度可通過(guò)余弦定理得到：

機(jī)器人后端的光電編碼器得到的反饋脈沖數(shù)的總數(shù)是P，如果機(jī)器人的輪子旋轉(zhuǎn)2π，光電編碼器得到的反饋脈沖數(shù)是F，則旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)M = P/F，則旋轉(zhuǎn)角度θ2的弧度值為

圖5 中綠色方塊代表在移動(dòng)機(jī)器人，紅色圓圈代表導(dǎo)航的終點(diǎn)位置，A 代表移動(dòng)機(jī)器人的初始位置，C 代表移動(dòng)機(jī)器人在某一時(shí)刻的位置，B 點(diǎn)為導(dǎo)航的終點(diǎn)位置^[9]，由圖5可知：

其中：

因?yàn)?em>AB 和α 為移動(dòng)機(jī)器人在初始位置時(shí)獲取的導(dǎo)航終點(diǎn)位置和終點(diǎn)角度，可以由手機(jī)APP 輸入，以便告知初始位置的機(jī)器人，導(dǎo)航終點(diǎn)的距離和角度，因此B_X和B_Y可以式（3）計(jì)算得出。

接下來(lái)計(jì)算C_X 和C_Y ，因?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)動(dòng)的距離會(huì)不斷地累積，因此可知

式（4）中i 為機(jī)器人根據(jù)表1 和表2 轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的次數(shù)，S 為機(jī)器人在前進(jìn)和后退時(shí)移動(dòng)的距離，前進(jìn)時(shí)S 為正值，后退時(shí)S 為負(fù)值，β 為機(jī)器人在左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，右轉(zhuǎn)時(shí)β 為正值，左轉(zhuǎn)時(shí)β 為負(fù)值，S 和β 可由里程計(jì)信息得出^[10]。

由上得出B_X 和B_Y ， C_X 和C_Y ，則BC 的值便可以求出，接下來(lái)求移動(dòng)機(jī)器人在任意一點(diǎn)C 的終點(diǎn)角度θ，首先γ 可由下式得出，

由圖5 可知，θ =γ - β， 因此機(jī)器人在任意位置的終點(diǎn)角度θ 便可求出，需要注意的是當(dāng)θ<0時(shí)，θ=θ+2π，因此移動(dòng)機(jī)器人在任意位置相對(duì)于導(dǎo)航終點(diǎn)的距離和終點(diǎn)角度都可以求出，結(jié)合上面的分析，移動(dòng)機(jī)器人在未知室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境中，在無(wú)傳感器，無(wú)地圖和動(dòng)態(tài)避障的情況下導(dǎo)航到終點(diǎn)。

根據(jù)以上公式，機(jī)器人在每1 s 求1 次角度，并計(jì)算角度的累計(jì)和，以此判斷出機(jī)器人的朝向，因?yàn)榧す鈹?shù)據(jù)處理的進(jìn)程也會(huì)對(duì)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，因此在以上流程執(zhí)行前需要加上互斥鎖mutex_lock，執(zhí)行完畢后關(guān)閉互斥鎖^[11]。

串口3 連接飛控模塊，根據(jù)模塊提供的通信協(xié)議，每1 s 獲取1 次飛控模塊的經(jīng)緯度的數(shù)據(jù)，經(jīng)度和緯度數(shù)據(jù)都是4 個(gè)字節(jié)，需要拼接后得到十進(jìn)制的經(jīng)緯度，當(dāng)機(jī)器人如果到室外運(yùn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)經(jīng)緯度對(duì)機(jī)器人進(jìn)行粗略的定位。

機(jī)器人每1 s 也會(huì)判斷設(shè)定速度是否發(fā)生改變，如果改變了就會(huì)根據(jù)新的設(shè)定速度計(jì)算占空比并下發(fā)到單片機(jī)，如果機(jī)器人按照設(shè)定速度來(lái)調(diào)整占空比，會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人的速度忽大忽小的情況，因此將速度上限定為設(shè)定速度的101%，速度下限定為設(shè)定速度的99%，誤差率為± 1%，當(dāng)機(jī)器人的速度在速度的上下限范圍內(nèi)則不用調(diào)整占空比，機(jī)器人可以運(yùn)行得更平穩(wěn)^[12]。

圖13 機(jī)器人液晶觸摸屏設(shè)計(jì)

機(jī)器人的液晶觸摸屏采用QT 的圖形界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中界面布局可以在QT designer 中完成，并在QT designer 中直接添加槽函數(shù)，可通過(guò)qt_second() 函數(shù)每秒鐘對(duì)界面的控件進(jìn)行刷新，當(dāng)按鈕單擊后按鈕文本會(huì)發(fā)生變化，可通過(guò)  PushButton -> setText 函數(shù)完成按鈕文本的設(shè)計(jì)，同樣設(shè)定速度的輸入框可以通過(guò) LineEdit1 -> setText (QString::number (setup_speed))；完成設(shè)計(jì)，單擊+、- 兩個(gè)按鈕可以修改機(jī)器人的設(shè)定速度，當(dāng)機(jī)器人的設(shè)定速度大于1000mm/s 或者小于0 時(shí)，彈出警告框QMessageBox::information(this,”Error”,“speed should be in range 0-999 mm/s”)；，設(shè)定速度、兩個(gè)電機(jī)的速度、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)可通過(guò)以下TextLabel2->setText(QString::number(setup_speed)+”mm/s”)；等函數(shù)完成顯示。

圖14 遠(yuǎn)程監(jiān)控

機(jī)器人通過(guò)以上mjpeg-streamer 組件的代碼完成了web遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，可在遠(yuǎn)程打開(kāi)fi refox 瀏覽器看到機(jī)器人上攝像頭拍到的視頻。

圖15 移動(dòng)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)決策

激光探頭可以測(cè)量到周圍障礙物的距離和角度，當(dāng)激光探頭發(fā)現(xiàn)在320° ～ 40° 的范圍內(nèi)，在距離激光探頭1 m 的范圍內(nèi)有移動(dòng)障礙物，則變量stop_forward = 1，否則該變量為0，該角度和距離可以根據(jù)實(shí)際機(jī)器人的情況做相應(yīng)調(diào)整。同理當(dāng)激光探頭發(fā)現(xiàn)在40°～140°的范圍內(nèi)，在距離激光探頭1 m 的范圍內(nèi)有障礙物，則變量stop_right=1，否則該變量為0。

如果變量stop_forward=1，則此時(shí)機(jī)器人需要旋轉(zhuǎn)到某個(gè)角度，從周圍障礙物的縫隙中出去，圖15中障礙物的縫隙的角度θ1～θ4 可以計(jì)算得出，例如θ1=θB-θA，OA，OB 的值可以通過(guò)激光探頭的輸出數(shù)據(jù)得出，則根據(jù)余弦定理，障礙物縫隙的大小可通過(guò)下式得出

當(dāng)導(dǎo)航的終點(diǎn)在機(jī)器人的左側(cè)時(shí)，此時(shí)機(jī)器人可以沿著θ3/2 的方向移動(dòng)出去。

圖16 移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)決策過(guò)程

圖16 中的紅色圓圈是導(dǎo)航的終點(diǎn)，綠色的是機(jī)器人，黑色的是障礙物，機(jī)器人的初始位置在底部，此時(shí)機(jī)器人左右分別有障礙物1 和障礙物2，如果按照逆時(shí)針來(lái)計(jì)算角度，圖3 中的θ1 是機(jī)器人在初始位置的終點(diǎn)相對(duì)于機(jī)器人的角度，把這個(gè)角度叫做終點(diǎn)角度。

表1 終點(diǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系

根據(jù)表1 的內(nèi)容，移動(dòng)機(jī)器人可判斷下一秒是前進(jìn)、右轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)或者后退，如果沿著終點(diǎn)角度的方向有障礙物，則根據(jù)表2 的判斷，移動(dòng)機(jī)器人計(jì)算出一個(gè)與終點(diǎn)角度最近且縫隙間隔大于機(jī)器人寬度的角度，沿著該角度的中線方向移動(dòng)出去。

表2 前方1 m范圍內(nèi)有障礙物時(shí)的判斷

結(jié)合以上的內(nèi)容，可以了解到機(jī)器人在周圍布滿障礙物的情況下該如何決策，比如在圖4 中，機(jī)器人在初始位置position1 應(yīng)前進(jìn)，但此時(shí)前方有障礙物，此時(shí)左邊無(wú)障礙物，根據(jù)表1 向左轉(zhuǎn)至position2 后再向前移動(dòng)，在前進(jìn)的過(guò)程中一直監(jiān)測(cè)終點(diǎn)角度，當(dāng)移動(dòng)至position3時(shí)突然前方出現(xiàn)了移動(dòng)障礙物3，結(jié)合表1 和表2，則機(jī)器人應(yīng)向右轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中一直檢測(cè)終點(diǎn)角度，當(dāng)終點(diǎn)角度滿足表1 的前進(jìn)時(shí)，機(jī)器人則向著終點(diǎn)前進(jìn)，如果在前進(jìn)的過(guò)程中又出現(xiàn)了其他的障礙物，則機(jī)器人根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的終點(diǎn)角度和表1 與表2 的內(nèi)容，迭代地進(jìn)行決策，直到達(dá)到終點(diǎn)。

以上導(dǎo)航過(guò)程不需要事先對(duì)周圍環(huán)境建圖，也不需要傳感器的數(shù)據(jù)，在整個(gè)導(dǎo)航過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際移動(dòng)障礙物的情況做出實(shí)時(shí)判斷，適合在室內(nèi)未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航。該方法簡(jiǎn)單高效，使用成本較低的CPU甚至MCU 就可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可節(jié)省機(jī)器人的功耗和體積。

在激光掃描的進(jìn)程中，機(jī)器人根據(jù)表1 和表2 進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)決策，激光傳感器7 圈/s，因激光傳感器的精度有限，加上環(huán)境噪聲的影響，在激光掃描的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些噪點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算7 個(gè)點(diǎn)/s 落在了哪個(gè)角度區(qū)域，選擇擁有點(diǎn)數(shù)最多的角度區(qū)域作為判斷下一步動(dòng)作的依據(jù)，如圖17 所示， 20° ～ 160° 的區(qū)域有5 個(gè)黑色的點(diǎn)， 200° ～ 340° 的區(qū)域有1 個(gè)紅色的點(diǎn)， 340° ～360° 的區(qū)域有1 個(gè)紅色的點(diǎn)， 20° ～ 160° 區(qū)域?qū)?yīng)的動(dòng)作是右轉(zhuǎn)，因此機(jī)器人下一秒的動(dòng)作是右轉(zhuǎn)?？衫脿顟B(tài)機(jī)處理該部分代碼，一共有3 種狀態(tài)：①在左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)中以尋找終點(diǎn)方位的狀態(tài)，②前進(jìn)或者后退中不斷向終點(diǎn)靠近，③尋找新的空隙的狀態(tài)。

2.3 安卓端軟件設(shè)計(jì)

機(jī)器人通過(guò)串口藍(lán)牙模塊和安卓手機(jī)連接，主要修改的文件是安卓系統(tǒng)里的BluetoothChat.java 文件，以下是控件的初始化。

APP 的其他控件功能如下：bluetooth data buffer 區(qū)域顯示的是機(jī)器人和安卓手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙通信的數(shù)據(jù)，full screen 按鈕可將該區(qū)域全屏顯示，hex display 單選框可以切換該區(qū)域數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制和十進(jìn)制的顯示，clear screen 按鈕可以清空該區(qū)域的數(shù)據(jù)顯示，connect 按鈕可以啟動(dòng)或者關(guān)閉安卓手機(jī)和機(jī)器人之間的連接，stop 按鈕可以啟動(dòng)或者停止機(jī)器人，speed(mm/s) 用來(lái)顯示機(jī)器人的實(shí)時(shí)速度，hex output單選框用來(lái)切換速度的十六進(jìn)制或十進(jìn)制的顯示，longitude 顯示機(jī)器人所在位置的經(jīng)度，latitude顯示機(jī)器人所在位置的緯度，angle 需要輸入機(jī)器人相對(duì)于導(dǎo)航終點(diǎn)的朝向角度，distance 需要輸入機(jī)器人相對(duì)于導(dǎo)航終點(diǎn)的距離，這是一種角坐標(biāo)的表示，有了這兩個(gè)數(shù)據(jù)就可以確定導(dǎo)航終點(diǎn)相對(duì)于機(jī)器人的具體位置，laser scan stop 按鈕可以切換激光傳感器的啟動(dòng)和停止，send speed 按鈕可以發(fā)送機(jī)器人的設(shè)定速度，send position 按鈕會(huì)將angle 輸入框和distance 輸入框的內(nèi)容發(fā)送到機(jī)器人，以便機(jī)器人了解導(dǎo)航終點(diǎn)的位置，navigation 按鈕用來(lái)切換手動(dòng)移動(dòng)和自動(dòng)導(dǎo)航模式，整體界面左下方的上下左右四個(gè)箭頭按鈕可以控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，界面右下方顯示機(jī)器人的實(shí)時(shí)速度，電機(jī)1 和電機(jī)2 的速度，以及距離機(jī)器人最近的障礙物的距離。

圖17 動(dòng)作判斷依據(jù)

圖18 利用狀態(tài)機(jī)處理部分代碼

圖19 軟件設(shè)計(jì)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了一種非ROS 系統(tǒng)的定制化物流機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)該方法設(shè)計(jì)，可以節(jié)省機(jī)器人的成本和功耗，在實(shí)現(xiàn)豐富的定制化功能的同時(shí)，可根據(jù)手機(jī)APP 上輸入的終點(diǎn)位置和角度，在室內(nèi)動(dòng)態(tài)未知環(huán)境中導(dǎo)航到終點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定高效，說(shuō)明該設(shè)計(jì)方法具有一定的實(shí)用性和可靠性。

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（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年12月期）