描述

介紹

COVID-19 大流行以多種方式影響著我們。這實際上使我們的世界陷入了停頓。但是，為了防止社區(qū)傳播，保持社交距離是絕對必要和重要的。在這個項目中，我們試圖解決人群聚集的問題，這將為大流行的社區(qū)傳播創(chuàng)造有利條件。參考 Covid19 非常成功的#KeralaModel，社交距離和遏制是幫助拉平曲線的主要因素之一。

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動機

我們的動力來自美光計劃實現(xiàn)的目標(biāo)。參考比賽描述，隨著第一波 COVID-19 影響全球每個人口，我們學(xué)到了許多與傳播和預(yù)防有關(guān)的新知識。我們更有能力應(yīng)對持續(xù)的大流行病，需要可持續(xù)的低成本解決方案，以提供安全、預(yù)防性、有效的方法來保護工作場所、購物區(qū)、醫(yī)療機構(gòu)等場所的人們。紫外線技術(shù)是減少接觸的一種方法可能有病毒或細(xì)菌的表面，也不需要人為干預(yù)來清潔這些表面。

工作流程

我們的項目旨在開發(fā)一種能夠自主或半自主地穿越房間、避開任何障礙物并對其進行消毒的自主機器人。該機器人是一種能夠手動或自主穿越的地形微型車輛。該車輛可以是任何典型的 RC 地面車輛，最好帶有有刷直流電機，由 ESC 控制。這種類型的最好例子是驢車。驢車的優(yōu)勢在于它通過Raspberry Pi 3具有自主能力，這是通過訓(xùn)練汽車來實現(xiàn)的。有關(guān)設(shè)置汽車、訓(xùn)練和制作經(jīng)過訓(xùn)練的模型，請參閱此處的獨家官方指南。

硬件實現(xiàn)

開發(fā)了兩個原型。第一個原型使用此處提供的 Rock Crawler 遙控車套件，第二個原型使用此處提供的驢車套件（HSP 94186 拉絲遙控車）。

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驢車套件隨附的 PCA9685 PWM 驅(qū)動器足以驅(qū)動其隨附的所有伺服器和電機。但是，如果您打算連接更多傳感器或執(zhí)行器，我建議您使用我們使用過的類似這樣的 Raspberry Shield，可在此處獲得。

附有U-Blox Neo-6M GPS（鏈接），可提供汽車的本地位置。本文檔中提供了 GPS 與 Raspberry Pi 3 的接口。GPS 和基于指南針的自主導(dǎo)航將在以后集成。

我們附加了幾個傳感器，例如用于圖像處理的高清攝像頭和用于避障的 IR、SONAR。驅(qū)動多個 SONAR 比 IR 更乏味。因此，建議在短期內(nèi)使用 IR。

必須為 Raspberry Pi 和電機組件提供單獨的電源單元。這是為了避免電機噪音進入電源，導(dǎo)致不穩(wěn)定。不過，兩者應(yīng)該有共同點。

地面車輛還配備了可選的太陽能電池板電池和自動太陽能電池充電電路，以實現(xiàn)無縫和延長運行時間，從而可以在旅途中充電。

軟件實施

開發(fā)了一個 python 程序，用于根據(jù)自主或半自主條件向地面車輛發(fā)出自定義命令。該程序在板載樹莓派上運行，并使用電機驅(qū)動器控制車輛。

它還可以控制可以安裝攝像機的云臺伺服系統(tǒng)。

使用定制開發(fā)的移動應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)機器人的手動控制。它還提供來自車載高清攝像頭的實時攝像頭饋送。更多細(xì)節(jié)可以從編碼部分獲得。該應(yīng)用程序允許手動和自動操作地面車輛。手動控制是通過應(yīng)用程序中實現(xiàn)的虛擬操縱桿執(zhí)行的，自動操作是通過 python 程序操作各種板載傳感器來避障。

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使用立體視覺避免碰撞 [正在進行中]

定制立體攝像頭由兩個 Microsoft HD 網(wǎng)絡(luò)攝像頭制成并經(jīng)過校準(zhǔn)。

圖像數(shù)據(jù)集

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立體相機

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進行視差映射以制定場景的深度，從而檢測障礙物。

視差映射

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使用紅外傳感器避免碰撞

機器人上安裝了 3 個紅外傳感器，用于檢測障礙物和避免碰撞。數(shù)據(jù)被包裝到 ROS 消息中以便于分析。

使用紅外傳感器檢測障礙物

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規(guī)避算法

規(guī)避算法是在 ROS 環(huán)境中進行的。在此通過適當(dāng)?shù)鸟{駛命令以避開障礙物。可以在此處使用適當(dāng)?shù)牟寮?，以便將其擴展到任何自動駕駛汽車。

紫外線消毒

適當(dāng)?shù)淖贤饩€消毒模塊可以安裝在機器人上，可用于對整個房間進行消毒，無需任何人工干預(yù)。

結(jié)論

將來可以進一步修改機器人以適應(yīng)各種其他模塊。由于該框架是基于 ROS 的，因此集成會更容易。