“智行-W2A”小型服务机器人
“智行-W2A”小型服务机器人具有良好的灵活性和可靠性，可以实现自主导航和移动抓取等功能。部署了 SLAM 算法功能包、路径规划算法功能包、目标跟踪算法功能包等，可以在密闭环境中准确检测周围环境实现自主导航与障碍物感知规避、目标跟踪、货物搬运等功能。可作为机器人工程、人工智能、自动化类、机电类、电子信息类等专业的专业核心实验课与综合实践的平台。
（1）产品特点
● 模块化设计，预留标准安装孔，支持用户进行结构扩展，赋予机器人更多功能；
● 5自由度机械臂+柔性机械爪，在Ubuntu系统内可以直接编程控制，无需单独编程，集成度高；
● 硬件开源，嵌入式控制器可单独编程控制，提供Keil环境下的函数库、工程模板，提供控制电机、舵机的通讯协议文档，提供嵌入式控制器的介绍文档、接口说明等，方便用户进行二次开发；
● 软件开源，已配置Ubuntu系统和ROS系统，支持C++、 Python 编程。提供系统主机的系统镜像文件和上位机调试软件，提供SLAM 算法功能包、路径规划算法功能包、目标跟踪算法功能包等，方便用户进行二次开发；
● 配套的竞赛项目竞技性和趣味性强，容易吸引和激发学生对机器人技术的兴趣和热情；
● 配备了详细的实验指导书和综合案例，方便教学。
（2）适用领域
● 工科大类相关专业开设专业核心实验课、综合实践课等；
● 工科院系、工程训练中心、双创学院等参加各类机器人竞赛；
● 工科大类相关专业本科生毕业设计；
● 科研人员快速进行两轮移动底盘算法、实验原理验证。
（3）硬件构成
● 系统主机： 系统主机配置Linux操作系统和ROS机器人系统，软件应用代码开源，支持用户二次开发；
● 嵌入式控制器：底盘上集成了嵌入式控制器，支持用户进行机器人嵌入式开发，支持用户进行传感器拓展；
● 两轮差速移动底盘：采用两轮差速移动底盘，在进行导航避障可实现原地转向，机动性强；
● 5自由度机械臂+柔性机械爪：机械臂单关节旋转角度270°，柔性机械爪可进行0~90度开关闭合，机械臂和机器人控制一体化，搭配1080P分辨率视觉传感器；
● 激光雷达：底盘上安装了20米探测距离的360°激光雷达，该雷达采用TOF测距技术，精度3厘米，可以有效避免环境光与强日光的干扰，实现室外场景的稳定测距与高精度建图；
● 超声TOF测距传感器：配置3路超声TOF传感器，可实现多传感器融合避障，沿边行走等功能；
● 碰撞传感器：配置3路碰撞传感器，可实现碰撞急停等功能；
● 姿态测量IMU：机器人底盘内置了9轴姿态测量系统，可以实时检测本体的航向、翻滚及俯仰角度，为机器人的导航及行进提供数据。
（4）软件功能示例
课程设置示例
课程名称：机器人学基础、Linux操作系统、机器人操作系统、机器人感知传感技术、机器视觉与人工智能、机器人定位与导航、智能搬运机器人综合实践等。
开课年级： 大二-大四
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机器人学基础（8学时） |
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|---|---|---|
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课次 |
课程名称 |
课时 |
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第1次 |
机械臂搭建与舵机控制 |
2 |
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第2次 |
正运动学 |
2 |
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第3次 |
逆运动学 |
2 |
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第4次 |
传感器抓取实验 |
2 |
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Linux操作系统（16学时） |
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课次 |
课程名称 |
课时 |
|
第1次 |
Linux基础 |
2 |
|
第2次 |
Linux进程 |
2 |
|
第3次 |
Linux信号 |
2 |
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第4次 |
Linux管道 |
2 |
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第5次 |
Linux线程 |
2 |
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第6次 |
Linux串口通信 |
2 |
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第7次 |
Linux网络通讯 |
2 |
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第8次 |
Linux综合实验 |
2 |
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机器人操作系统（16学时） |
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课次 |
课程名称 |
课时 |
|
第1次 |
机器人操作系统 |
2 |
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第2次 |
主题与消息 |
2 |
|
第3次 |
服务 |
2 |
|
第4次 |
参数 |
2 |
|
第5次 |
动作 |
2 |
|
第6次 |
调试与日志 |
2 |
|
第7次 |
动态参数 |
2 |
|
第8次 |
ROS应用 |
2 |
|
机器视觉与人工智能（24学时） |
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课次 |
课程名称 |
课时 |
|
第1次 |
图像基本操作 |
2 |
|
第2次 |
图像基础 |
2 |
|
第3次 |
图像处理 |
2 |
|
第4次 |
特征提取 |
2 |
|
第5次 |
特征匹配 |
2 |
|
第6次 |
目标检测1 |
2 |
|
第7次 |
目标检测2 |
2 |
|
第8次 |
目标检测3 |
2 |
|
第9次 |
目标跟踪 |
2 |
|
第10次 |
相机标定 |
2 |
|
第11次 |
二维码检测 |
2 |
|
第12次 |
深度学习的目标检测 |
2 |
|
机器人感知传感技术（12学时） |
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课次 |
课程名称 |
课时 |
|
第1次 |
机器人惯性测量单元实验 |
2 |
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第2次 |
机器人碰撞传感器实验 |
2 |
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第3次 |
机器视觉与视觉系统实验 |
2 |
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第4次 |
机器人超声/TOF传感器实验 |
2 |
|
第5次 |
机器人激光雷达传感器实验 |
2 |
|
第6次 |
机器人里程计实验 |
2 |
|
机器人定位与导航（30学时） |
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课次 |
课程名称 |
课时 |
|
第1次 |
运动模型 |
2 |
|
第2次 |
坐标系统 |
2 |
|
第3次 |
机器人位姿估计 |
2 |
|
第4次 |
SLAM系统 |
2 |
|
第5次 |
基于贝叶斯滤波的SLAM |
2 |
|
第6次 |
基于图优化的SLAM |
2 |
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第7次 |
机器人导航系统 |
2 |
|
第8次 |
机器人激光雷达障碍检测 |
2 |
|
第9次 |
机器人点云障碍检测 |
2 |
|
第10次 |
机器人防跌落检测 |
2 |
|
第11次 |
代价地图 |
2 |
|
第12次 |
Dijkstra路径规划算法 |
2 |
|
第13次 |
A*路径规划算法 |
2 |
|
第14次 |
轨迹跟踪算法 |
2 |
|
第15次 |
基于传感器脱困算法 |
2 |
|
智能搬运机器人综合实践（40学时） |
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课次 |
课程内容 |
学时 |
|
第1次 |
ROS基本功能-上 |
2 |
|
第2次 |
ROS基本功能-下 |
2 |
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第3次 |
机器人运动控制 |
2 |
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第4次 |
激光雷达驱动与滤波 |
2 |
|
第5次 |
轮式里程计与坐标变换 |
2 |
|
第6次 |
激光SLAM之Gmapping |
2 |
|
第7次 |
激光SLAM之Cartographer |
2 |
|
第8次 |
激光SLAM之自主导航 |
2 |
|
第9次 |
Navigation自主导航 |
2 |
|
第10次 |
目标跟踪 |
2 |
|
第11次 |
目标检测与识别 |
2 |
|
第12次 |
二维码定位 |
2 |
|
第13次 |
智能搬运机器人综合实训（一） |
4 |
|
第14次 |
智能搬运机器人综合实训（二） |
4 |
|
第15次 |
智能搬运机器人综合实训（三） |
4 |
|
第16次 |
智能搬运机器人综合实训（四） |
4 |