塔克創新出品的系列入門ROS智能機器人學習開發平台，包括麥克納姆輪機器人，四輪差速機器人，兩輪差速機器人，阿克曼轉向小車等平台。可實作SLAM建圖導航、自動避障、雷達跟随、視覺巡線、三維建圖、手機APP圖傳等功能，提供詳細的ROS視訊教程、代碼講解和開發指導PDF手冊，适合ROS學習、算法驗證和二次開發。
1. 機器人介紹
本産品為基于樹莓派4B處理器開發的ROS教育科研機器人，機器人采用類似真實汽車的阿克曼轉向機構，前輪通過舵機轉向，後輪為電子差速，是最接近汽車的無人駕駛驗證平台。
機器人搭載ROS(Robot OperatingSystem) 機器人作業系統，ROS是一個适用于機器人的開源作業系統。提供了作業系統應有的服務，包括硬體抽象，底層裝置控制，常用函數實作，程序間消息傳遞，以及包管理。它還提供用于擷取、編譯、編寫和跨計算機運作代碼所需要的工具和函數，可幫助您快速建構機器人應用程式。從驅動程式到最新算法，再到強大的開發人員工具，ROS可以滿足您下一個機器人項目的需要。
機器人系統組成框圖如下所示。
2. 功能介紹
機器人具有豐富功能，功能清單如下。
| 基礎功能 | ROS裡程計回報 |
| IMU資料融合，姿态解算 | |
| 多段式電量計功能，電壓檢測，低壓保護 | |
| 支援線速度、角速度校準，IMU自動校準 | |
| 電機PID參數圖像化調試 | |
| 鍵盤 遙控，無線搖桿調速控制 | |
| 安卓APP圖傳，搖杆體感控制 | |
| Rviz話題消息可視化，Rqt工具集資料可視化 | |
| 建圖導航 | 支援多種雷射雷達建圖算法 |
| Gmapping，Hector，Karto，Cartographer SLAM算法建圖 | |
| 標明區域建圖，機器人自動探索建圖 | |
| 安卓手機APP建圖 導航 | |
| 視覺處理 | 擷取1080p高清圖像 |
| 內建OpenCV圖像處理庫 | |
| 基于OpenCV的人臉檢測，人體檢測，邊緣檢測等基礎例程 | |
| 基于OpenCV的視覺巡線 | |
| 二維碼掃描跟蹤，攝像頭内參标定 | |
| Web網頁圖像顯示 | |
| 深度相機 | VSLAM 三維彩色地圖建構 |
| ORB_SLAM 視覺定位 | |
| 模拟雷射雷達建圖建圖導航 | |
| 擷取點雲圖像，深度圖像資料 | |
| 擴充功能 | 雷射雷達人體跟随 |
| 多機器人編隊部署 |
2.1. SLAM建圖導航
機器人采用裡程計，IMU加速度陀螺儀，雷射雷達等多種傳感器EKF融合建圖技術，可通過鍵盤，滑鼠，搖桿控制機器人建圖，機器人也可自動探索建圖建圖。
支援主流的Gmapping，Hector，Karto，Cartographer建圖算法，Cartographer算法為谷歌基于圖優化技術開發，閉環修正地圖，建圖更精準。
機器人可實作自動導航避障功能，遇到障礙物可自動躲避并重新規劃路徑。機器人采用move_base經典導航架構，A star全局路徑規劃算法，TEB局部路徑規劃算法。基于AMCL自适應蒙特卡洛定位算法定位。
支援單點，多點導航功能，先進的導航技術，可應用于家用掃地機器人，送餐機器人，自動送貨物流小車等産品開發。
2.2. 三維建圖導航
機器人可實作基于雷射雷達和深度相機視覺融合的方法RTAB-VSLAM建構三維彩色地圖，機器人可以在三維地圖下導航避障，支援全局重定位。
2.3. 機器視覺
機器人搭載高清相機或深度相機，并且內建OPenCV圖像處理庫，可實作基本的圖像處理功能，提供20多個常用圖像處理算法。
機器人實作了基于OpenCV攝像頭巡線功能，支援自定義巡線顔色，可通過圖形界面調整巡線顔色，操作友善，尋迹線可使用工業電工膠帶制作。
機器人支援基于OpenCV的二維碼AR标簽檢測，支援二維碼标簽動态跟蹤檢測，二維碼姿态位置坐标擷取，支援多個二維碼同時識别，支援二維碼标簽生成功能。
2.4. 手機APP
機器人可通過手機APP控制，實作圖像傳輸，遠端遙控，建圖導航等操作。APP基于基于Rosjava 設計，具有ROS控制的API接口，我們提供APP源碼，使用者可參考我們提供的源碼開發自己的專用手機APP。
2.5. 多機編隊
機器人支援多機編隊群組控制，包含多個機器人通信，多個機器人運動控制，多個機器人在一個地圖下導航等功能例程。
3. 規格參數
機器人規格參數如下表所示。
| 參數名稱 | 内容 |
| 産品名 | 阿克曼轉向 ROS機器人(樹莓派 版本) |
| 産品型号 | XTARK-AKMX1系列 |
| 運動學模型 | 阿克曼轉向移動運動學模型 |
| ROS版本 | Melodic版本(Ubuntu 18.04) |
| 程式設計語言 | ROS層C++/Python，STM32驅動闆C語言 |
| ROS控制器 | 樹莓派4B 2G/4G/8G版本 , 32G/64G記憶體卡 |
| 虛拟機系統 | Ubuntu 18.04 + ROS Melodic |
| 雷射雷達 | 思岚A1-高速版/思岚A2(可選) |
| 普通相機 | 訂制 1080P 120°廣角 高清USB相機 |
| 深度相機 | 深度640*480 30FPS / RGB 1080P |
| 運作參數 | 線速度2m/s 最小轉彎半徑0.3m |
| 電機 編碼器 | 直流減速電機 編碼器900脈沖/圈 |
| 舵機 | 20KG全金屬數字舵機(XDS-820A) |
| IMU | 加速度 陀螺儀 AHRS姿态解算 |
| OLED顯示屏 | 0.96寸OLED顯示屏 使用者可程式設計界面 |
| 充電器 | 14V 1.5A充電器(3C FCC認證) |
| 電源輸出口 | 2個[email protected]， 2個[email protected] |
| 底盤材料 | 底盤和擴充闆均為鋁合金闆(表面氧化噴砂) |
| 尺寸 重量 | 280X190X190MM 2.3KG |
| 電池容量 | 12V 7000mAh(7AH) 帶锂電池保護闆 |
| 續航時間 | 10~24小時(不同使用狀态有差異) |
機器人産品尺寸:
3.1. 樹莓派處理器
ROS控制器采用樹莓派4B，運作Ubuntu 18.04系統，具體型号有差異。安裝有ROS機器人作業系統，ROS版本為Melodic Morenia版本，作為機器人端ROS節點控制器。
樹莓派4B對比3B+更新明顯，主要功能包括高性能Cortex-A72 64位四核處理器，2路micro-HDMI端口支援分辨率高達4K的雙顯示屏，高達4Kp60的硬體視訊解碼，高達4GB的RAM，雙頻2.4/5.0 GHz無線區域網路，藍牙5.0，千兆以太網，USB 3.0和PoE功能(通過單獨的PoE HAT插件)。
樹莓派4B/3B+配置對照表。
3.2. 雷射雷達參數
機器人搭載思岚A1高速版，高速版為塔克創新針對思岚A1的更新雷達。
高速版雷達最大掃描頻率15HZ，性能對比标準版提升3倍，綜合性能媲美思岚A2，高速掃描下具有更好的建圖導航效果。另外更新版雷達可手動關閉雷達，支援5.5Hz/15Hz兩種掃描頻率切換，具體資料對比如下。
| 版本比較 | 思岚A1 高速版 | 思岚A1 标準版 | 思岚 A2 |
| 測量半徑 | 12M | 12M | 12M |
| 測量頻率 | 8000次/秒 | 8000次/秒 | 8000次/秒 |
| 掃描頻率 | 5.5/15HZ | 5.5HZ | 5-15HZ |
| 掃描時間 | 67ms | 180ms | 67ms |
| 零售價格 | --- | 499￥ | 1900￥ |
3.3. STM32控制器
機器人運動控制采用STM32控制器，支援USB一鍵下載下傳，支援SWD調試，提供原理示意圖，提供示例代碼，可做STM32機器人二次開發。
STM32控制器參數表如下圖所示。
| 核心控制器 | STM32F103(ARM Cortex-M3) |
| 電源特性 | 2路 [email protected](MAX) |
| 驅動電機數量 | 2路AB編碼器電機 |
| 電機驅動晶片 | TB6612(平均1.2A，峰值3.2) |
| IMU傳感器 | MPU6050 三軸加速度，三軸陀螺儀 |
| 舵機接口 | 4路PWM舵機接口(獨立供電，帶過流保護) |
| 調試接口 | USB序列槽(TYPE-C) SWD接口 |
| 闆載資源 | LED x 2 | key x 1 | 蜂鳴器 x 1 |
| 擴充接口 | UART x2 | SPI x1 | IIC x1 | GPIO x9 |
3.4. 相機模組
機器人搭載高端RGBD深度相機，可探測三維彩色深度資訊，配備高端ISP晶片，可自動根據環境光調節快門優化圖像，适合機器人視覺圖像處理。
規格參數如下表。
| RGB像素 | 1080P |
| 深度分辨率 | 640*480/320*240 |
| 深度最大幀率 | 30FPS |
| 視訊分辨率 | 1280*720 |
| 視訊最大幀率 | 30FPS |
| 麥克風 | 雙數字麥克風 |
4. 産品資料
機器人配套豐富産品資料，包括說明學習手冊，技術文檔，視訊教程等。
在此，小編悄悄告訴你，這款阿克曼小車可以選配高端大氣上檔次鋁合金收納箱啦！
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