Linux系统二次开发()用于底盘机器人

【核心目标】 本次需求的核心是对Linux系统,基于ROS2进行二次开发,应用于底盘机器人巡检。 【具体要求】 开发模式为二次开发,应用领域为底盘机器人开发。文档说明 本文档为巡检机器人ROS系统开发的核心技术需求,明确了开发范围、功能要求、性能指标、交付标准等内容,建议使用Ubuntu+ ROS2.0(工业场景主流稳定版本)开发,支持巡检机器人差速、四转四驱、六转六驱、阿克曼驱动底盘,满足工业/商用室内/半室外巡检场景的使用要求。 一、基础开发总要求 1、系统环境:基于Ubuntu + ROS 2搭建标准化巡检机器人ROS系统,所有代码遵循ROS官方开发规范,模块化设计,便于后续维护与扩展。 2、通信适配:实现与巡检机器人控制板的双向稳定通信,优先支持CAN总线(500kbps/1Mbps)(工业级抗干扰),兼容串口通信,完成速度指令下发、硬件状态回传的ROS标准化封装,通信丢包率≤0.1%。 3、底盘适配:支持机器人差速、四转四驱、六转六驱、阿克曼驱动底盘,实现底盘运动精细化控制,所有硬件参数(轮距、轮径、减速比等)支持配置文件修改,无需改动代码。 4、可扩展性:采用功能包解耦设计,预留传感器、外设、上层AI业务的扩展接口,支持后续多机协同、智能识别等功能的快速集成。 7、运行要求:系统冷启动时间≤30s,核心控制话题发布频率≥20Hz,运动控制指令响应延迟≤100ms,无内存泄漏、进程崩溃问题,支持7×24h连续稳定运行。 6、开发规范:所有功能包、话题、服务、参数命名遵循ROS官方规范;提供清晰的功能包依赖关系,无冗余依赖。 二、核心功能开发需求 (一)底盘控制功能 作为ROS系统与底层硬件的核心桥梁,实现底盘运动控制、状态采集、应急处理,需保证高实时性与高可靠性。 1、速度指令处理 与底盘控制进行通讯,下发至底层控制板,指令下发延迟≤50ms。 2、硬件状态采集与发布 从控制板读取底盘全量状态数据,包含但不限于:电机转速/电流、电池电压/剩余电量/充放电状态、底盘故障码(堵转/过流/过热/限位)、编码器原始数据; 状态话题发布频率≥20Hz,数据时间戳与采集时间同步,误差≤10ms; 提供电池低电量告警阈值配置,低于阈值时发布告警,支持声光告警联动。 3、运动控制策略 基于编码器反馈实现速度闭环控制,调速精度≤1%,保证底盘运动平稳性,无明显抖动、窜动; 支持加减速平滑控制,避免急停/急加速导致的机械结构损耗,加减速时间支持配置文件修改。 4、应急处理功能 实现硬件+软件双路紧急停止,软 硬件端兼容底盘急停按钮信号,两路触发逻辑互斥; 急停触发后,立即下发零速度指令至控制板,关闭电机驱动 ; 实现底盘故障自诊断,检测到过流、过热、堵转等故障时,立即触发降速/停机保护,同时发布故障详情,支持故障手动/自动复位。 5、参数与接口管理 所有核心参数(通信波特率、速度阈值、故障阈值、闭环控制参数) ,支持多硬件版本参数配置文件切换; 6、提供ROS服务接口,实现故障复位、参数在线修改,无需重启系统。 (二)里程计解算功能  实现机器人位姿精准解算,为建图、导航、巡检定位提供基础位姿数据,支持多传感器融合优化,抑制累计误差。 1、基础里程计解算 基于编码器原始数据,实现底盘航迹推算法解算,发布ROS标准/,包含位置(x/y/z)、姿态(四元数)、线速度/角速度; 里程计解算频率≥20Hz,位姿解算误差(无打滑)≤0.5%/10m,航向角误差≤0.5°。 2、多传感器融合优化 预留IMU(惯性测量单元)接口,支持IMU+编码器融合解算,采用卡尔曼滤波/互补滤波算法,抑制航迹推算的累计误差;       发布融合后的优化里程计话题,同时替换原/odom话题为融合后数据,保证上层功能统一调用; 支持IMU数据校准,提供ROS服务接口,实现IMU零偏、刻度因数校准。 3、TF坐标系管理 严格遵循ROS坐标系规范,TF发布频率≥20Hz; 坐标系参数(安装偏移、旋转角度)支持配置文件修改,适配传感器实际安装位置,无需改动代码。 4、里程计校准与修正 提供里程计误差校准接口(/calib_odom),支持通过实际运动距离校准解算参数,修正车轮打滑、硬件安装误差导致的偏差; 支持打滑检测,当检测到车轮打滑时,降低里程计解算权重,结合IMU数据做补偿,减少打滑导致的位姿误差。 (三)传感器适配功能 实现巡检机器人核心传感器的ROS标准化驱动,统一数据格式与发布接口,为建图、导航、巡检感知提供数据支撑,需兼容巡检场景主流传感器。 1、核心环境感知传感器适配 激光雷达:支持思岚、速腾聚创、禾赛等主流型号;支持雷达扫描频率、角度范围、点云滤波阈值配置,提供点云去重、离群点剔除功能; IMU:支持MPU6050/9250、维特智能、博世等主流IMU,发,包含角速度、加速度、四元数姿态,数据发布频率≥50Hz,支持IMU数据时间戳同步; 避障传感器:适配超声波/红外避障传感器,,包含障碍物距离、检测范围,支持避障阈值配置,触发避障时发布告警话题。 2、巡检专用传感器适配 适配温湿度、烟雾、有害气体、温振一体化等巡检专用传感器 ,数据包含采集值、单位、告警阈值; 支持传感器采集触发方式配置(定时采集/定点采集/手动采集),到达巡检点时可自动触发高精度采集。 3、视觉传感器接口 预留工业相机/热成像相机接口,支持USB/GigE接口相机,,支持图像压缩、分辨率、帧率配置;   4、传感器状态管理 实现所有传感器在线状态检测,实时监控传感器连接状态、数据有效性,传感器断连/数据异常时,标注异常传感器类型与故障原因; 提供传感器重连机制,临时断连后自动尝试重连,重连成功后发布恢复状态,无需重启系统。 (四)建图与导航功能 基于ROS官方导航栈二次开发,适配巡检机器人巡检场景,实现自主建图、定点导航、路径规划、自主避障,需保证导航精度与稳定性。 1、自主建图功能 2、定位与导航功能 定位精度≤0.1m(激光雷达+IMU融合),航向角定位精度≤1°,支持定位参数在线优化;  实现多点巡航、定点导航、路径规划,支持通过ROS话题/服务下发巡检点坐标,实现无人自主巡检; 支持导航模式配置:快速导航/精准导航,快速导航优先路径最短,精准导航优先定位精度,适配不同巡检需求; 3、 避障与路径优化 实现局部避障+全局重规划,基于激光雷达/避障传感器数据,检测到障碍物时立即进行局部避障,障碍物无法绕行时触发全局路径重规划,避障距离支持配置; 对规划路径做平滑处理,避免尖锐拐角导致的底盘卡顿,适配巡检机器人运动特性; 支持设置导航禁区,通过配置文件标注地图中的禁止进入区域,导航规划时自动绕开。 (五)巡检任务管理功能 针对巡检业务场景开发,实现巡检任务的全生命周期管理,支持任务配置、下发、执行、状态反馈,适配定时、定点、循环等多种巡检模式。 1、任务配置与管理 支持三种巡检任务模式:定时巡检(按预设时间自动启动)、定点巡检(按预设巡检点顺序巡航)、循环巡检(重复执行定点巡检,支持循环次数/时长配置); 提供巡检点列表管理功能,支持新增/删除/修改巡检点,每个巡检点可配置独立参数(停留时间、触发传感器、采集频率); 2、任务下发与执行 支持远程后台/本地人机交互终端下发,任务下发后返回接收状态(成功/失败),失败时标注原因; 任务执行时,自动调用导航功能包实现巡检点依次巡航,到达每个巡检点后触发预设动作(传感器采集、数据上传),动作执行完成后自动前往下一个巡检点; 支持任务优先级配置,高优先级任务可中断低优先级任务,低优先级任务暂停至高优先级任务完成后继续执行。 3、任务状态反馈 任务完成/失败后生成任务报告,包含任务执行时长、巡检点完成情况、数据采集量、异常信息,报告支持本地存储与远程上传。 4、任务容错处理 任务执行过程中,若出现底盘故障、传感器异常、导航失败等问题,立即暂停任务,发布故障信息,故障恢复后支持从故障点继续执行,无需重新开始; 任务执行超时(单个巡检点/整体任务)时,发布超时告警,支持自动重试/人工干预,重试次数支持配置。 (六)人机交互与告警功能 实现机器人的状态提示、声光告警、本地/远程人机交互,适配现场运维人员的操作需求,保证操作的简洁性与便捷性。 1、声光告警控制 支持故障告警(底盘/传感器/导航故障)、巡检异常告警(数据超标)、低电量告警,不同告警类型对应不同的灯光颜色/闪烁频率、蜂鸣器音量/频率; 告警参数(灯光/蜂鸣器)支持配置文件修改,支持远程关闭告警,故障恢复后自动清除告警。 2、本地人机交互 预留触摸屏/物理按键接口,支持现场人员实现基础操作:启动/暂停/终止巡检任务、紧急停止、返回起点、任务模式切换; 提供本地操作权限管理,避免误操作,关键操作(如紧急停止)无需权限,一键触发。 3、全局状态发布 整合机器人所有系统状态,包含:ROS系统运行状态、底盘状态、传感器状态、导航状态、巡检任务状态、电池状态; 4、远程控制接口 预留远程手动控制接口,支持下发手动控制指令,实现机器人的远程前进、后退、转向,手动控制优先级高于自动巡检/导航; 手动控制模式与自动模式支持一键切换,切换时保证底盘运动平稳,无冲击、抖动。 四、性能与可靠性需求 (一)实时性指标 1、核心控制响应延迟≤100ms; 2、传感器数据采集与发布延迟≤200ms,里程计解算延迟≤50ms; 3、导航路径规划响应时间≤5s(地图范围≤10000㎡),巡检点切换响应时间≤1s; 4、数据采集与打标延迟≤100ms,异常数据检测与告警触发延迟≤50ms。 (二)可靠性指标 1、系统支持7×24h连续无故障运行,内存泄漏≤1MB/小时,进程崩溃率为0; 2、通信可靠性:CAN总线通信丢包率≤0.1%,串口通信丢包率≤0.5%,网络数据上传成功率≥99.9%; 3、定位与导航精度:激光雷达+IMU融合定位精度≤0.1m,航向角精度≤1°;定点导航终点误差≤0.2m,巡检点到达率≥99.9%; 4、数据完整性:采集数据无丢失、无篡改,异常断电后已采集数据保存完整,恢复供电后自动补传未上传数据。

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角色建模-警务汽车机器人3D建模动画制作

一、核心任务概述 建模:制作警务汽车形象 3D 模型,导出为 VRM 格式 动画:基于同一套骨骼制作骨骼动画(Animation Clip,非视频) 交付:导出包含多个动画 Clip 的 VRM 文件,可在 Unity 中通过 Animator 直接播放 展示:完成 3D 模型与 3 个待机动画的效果展示 二、3D 建模与骨骼基本要求 (一)模型要求 警务汽车形象 3D 模型,最终交付格式为 VRM,支持 Unity 导入与骨骼驱动动画。 (二)骨骼层级结构(严格遵循)· 动作需求:6 个互动动作设计(详细查看附件信息)· 模型要求:动画类型:骨骼驱动动画(Animation Clip),不接受 MP4/MOV 等视频文件 制作基础:所有动画基于同一套骨骼绑定制作,确保模型动作一致性 格式要求:最终导出 VRM 格式文件,包含全部动画 Clip 可使用性:动画可在 Unity 中导入后,通过 Animator Controller 直接播放,无需额外修改 命名规范:动画 Clip 命名清晰,与动作名对应(如 Jump, Idle_01_Park) 效果要求:表情与车体动作协调,无僵硬、穿模等问题交付清单: 警务汽车 3D 模型最终文件(VRM格式) 包含全部动画 Clip(6 个互动动作 + 3 个待机动画,可选动作标注清晰) 3D 模型与 3 个待机动画的效果展示材料(如截图、Unity 预览录屏) 简要说明文档(包含模型导入说明、动画 Clip 命名对照表、Unity 使用注意事项)重要备注: 若交付文件为视频格式,或无法在 Unity Animator 中直接使用,视为不符合需求 骨骼层级结构需严格遵循本需求,不得随意删减、修改骨骼名称 动画需支持无缝循环(尤其是待机动画),确保长期播放无违和感 · 其他要求:文档核心分为建模骨骼、互动动作、待机动画、制作要求、交付清单五大模块,结构清晰可直接用于对 接制作方。 重点明确了 VRM 格式、骨骼驱动动画(非视频)、Unity 可直接使用三大核心交付标准,避免歧义。 用表格梳理了所有动作的细节要求,便于制作方对照执行,提高交付合格率。

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