里程计

 

 

 

实验指导书

 

 

 

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1.项目名称

移动机器里程计实践

2.背景

在移动机器人领域，里程计（Odometry）是评估机器人位置和运动的重要技术。里程计通过测量轮子的旋转或传感器数据，计算出机器人在环境中的移动轨迹。随着机器人技术的发展，里程计在自主导航、路径规划和环境感知等方面发挥着越来越重要的作用。本实验旨在加深对移动机器人运动学的理解，为后续的机器人控制和应用打下坚实的基础。通过理论与实践相结合的方式，学生将能够掌握移动机器人的基本运动学原理，并培养解决实际问题的能力。

3.理论知识

4.实验过程

4.1实验前准备

1. 准备控制板工程代码

• 选择开发环境：
  • 确保选择合适的开发环境，例如 STM32CubeIDE 或 Keil MDK。
• 获取代码库：
  • 从深职学习通或其他代码托管平台下载所需的控制板工程代码。
• 配置项目：
  • 根据硬件配置，调整工程设置和代码中的参数。

2. 准备下载器

• 选择下载器：
  • 根据控制板选择合适的下载器：
    • ST-Link：适用于 STM32 系列微控制器。
    • J-Link：适用于多种微控制器，支持更广泛的设备。
• 安装驱动：
  • 对于 ST-Link，安装 STM32 ST-LINK Utility。
  • 对于 J-Link，安装 J-Link Software and Documentation Pack.

3. 连接下载器

• 连接下载器到控制板：
  • 使用相应的连接线将 ST-Link 或 J-Link 连接到控制板。
• 确保连接正常：
  • 检查连接是否牢固，并确认电源供应正常。

4. 安装完整的机器人

• 选择机器人类型：
  • 根据项目需求，选择合适的机器人平台（如 Raspberry Pi 等）。
• 安装操作系统：
  • 对于基于 Linux 的机器人，安装适合的 Linux 发行版（如 Ubuntu）。
• 配置环境：
  • 安装必要的软件

4.2实验步骤

Step 1: 熟悉工程项目

• 打开工程项目文件：
  • 检查项目结构，包括文件夹和主要源文件，确保所有依赖项正确配置。
• 分析程序的定时周期：
  • 确定各模块的定时调用关系，记录定时周期，以理解程序的实时性要求。
• 确定时间间隔：
  • 计算合适的时间间隔，为后续的里程计模型设计提供基础，确保数据采集的频率能够满足实时需求。

Step 2: 添加里程计模型

• 集成里程计模型：
  • 在工程代码中添加里程计模型，确保与现有系统的接口兼容。
• 编译与下载：
  • 编译项目代码，解决可能出现的编译错误。
  • 将编译后的代码下载到机器人控制板，确保上传过程顺利完成。

Step 3: 进行实验与数据验证

• 机器人运动：
  • 指令机器人沿X轴前进设定的距离（例如1米），确保运动稳定且无障碍物干扰。
• 数据观察与记录：
  • 在机器人运动过程中，实时观察并记录里程计（odom）模型输出的数据。
  • 同时，记录机器人起始位置和终点位置的实际坐标。
• 数据对比与验证：
  • 对比里程计输出的距离与实际测量的距离，计算误差。