任務二 完成車身結構的拼裝

學習目標

知識索引

情境導入

獲取信息

決策單元

決策單元（又稱上位機）選用了英偉達的Jetson Nano，如圖1-2-1所示。Jetson Nano外形尺寸小巧（約為100mm×80mm×30mm），功能卻很強大，可以運行多個神經網絡、對象檢測、分割和語音處理等應用程序。Jetson Nano搭載了四核ARM A57處理器，128核MAXWELL GPU及4GB LPD-DR內存，擁有足夠的計算能力實現智慧貓的自動駕駛功能。決策單元被安裝在智慧貓的線控底盤內部。

環境感知單元

智慧貓ROS智能車使用的環境感知單元主要包括激光雷達、視覺傳感器以及慣性導航單元等。

一、單線激光雷達

單線激光雷達選用了二維掃描測距產品，如圖1-2-2所示。該系列激光雷達可以在探測范圍內進行360°旋轉，完成二維平面的掃描，從而產生空間的平面點云地圖信息。它使用了三角測量原理，性價比高；最大可承受的環境光強為20000lux；體積小、功耗低、壽命長、使用安全。單線激光雷達被廣泛應用于室內建圖與導航，比如自動清掃機器人等。單線激光雷達被安裝在智慧貓的線控底盤車頭上方。

二、單點激光雷達

單點激光雷達具有低成本、小體積和低功耗的三大優勢，提高了輸出幀率、縮小了測距盲區、提高了數據穩定性及準度進一步提升了產品整體性能。與此同時，單點激光雷達拓寬了應用領域和場景，被應用于自動駕駛車輛短距離測距，可以彌補毫米波雷達測距的缺點。單點激光雷達被安裝在智慧貓的線控底盤車頭前方，如圖1-2-3所示。

三、深度攝像頭

深度攝像頭是一種能夠感知場景深度信息的相機，可以獲取像素點到攝像頭的距離，生成3D點云。如圖1-2-4所示。深度攝像頭擁有人臉識別、手勢識別、人體骨架識別、三維測量、環境感知、三維地圖重建等多項功能，讓硬件設備擁有一雙感知環境的“智慧之眼”，被廣泛運用于人機交互識別（如家庭游戲機、手機、服務機器人等）、汽車自動駕駛輔助等領域。深度攝像頭被安裝在智慧貓的線控底盤車頭前方。

四、單目攝像頭

單目攝像頭是可以通過USB連接的工業高清攝像頭，如圖1-2-5所示。這款單目攝像頭采用了CMOS感光元件，視角為135°，且廣角無畸變，具有210萬像素，最大分辨率為1920×1080，工作電壓5V，工作電流在120～220mA之間。它使用場景廣，能在室內外部署，可以滿足智慧貓普通圖像采集的任務。單目攝像頭也被安裝在智慧貓的線控底盤車頭前方。

五、IMU

智慧貓所采用的IMU（慣性導航單元，圖1-2-6）能夠與ROS進行通信。這款IMU內部集成了高精度傳感器（包括3軸陀螺儀、3軸加速度計以及3軸磁力計）。它集成的姿態解算器配合動態卡爾曼濾波算法，能夠在動態環境下準確輸出模塊的當前姿態，穩定性極高，并且為物體在3維空間中確定方位提供了精確的計算數據，可以包括歐拉角、四元數和常用的翻滾/俯仰/偏航的方向數據。該IMU采用數字濾波技術，能夠降低測量噪聲，提高測量精度。IMU被安裝在智慧貓的線控底盤內部。

執行單元

智慧貓ROS智能車的執行單元主要由底盤控制單元及驅動電機等部件組成。

一、底盤控制單元

底盤控制單元（圖1-2-7）是行云新能公司自主研發的產品，它采用了容易上手編程學習的Arduino Mega 2560作為核心板。Arduino Mega 2560是基于Atmega 2560芯片的微控制板，有54路數字輸入/輸出端口（其中15個可以作為PWM輸出）、16路模擬輸入端口、4路UART串口、16MHz的處理器、USB連接口、電池接口、ICSP頭和復位按鈕。

底盤控制單元包含的4路微型直流有刷電機驅動模塊，能夠根據核心板發出的指令，精準地控制4個車輪驅動電機的速度和旋轉方向。底盤控制單元包含的降壓模塊可以將電池送過來的12V電源降成5V后輸出給決策單元。底盤控制單元包含的TTL轉USB模塊，能將單線激光雷達和單點激光雷達串行接口信號轉成符合USB通信協議的信號，并傳送給決策單元。

二、驅動電機

驅動電機（圖1-2-8）選用了線控性能較好的微型直流有刷電機，自帶編碼器和減速機構。編碼器有A、B雙相輸出，可以辨識電機旋轉方向。大減速比的減速機構則將電機轉速降低并增大轉矩，實現電機與車輪的剛性連接，保證控制精準度。驅動電機被安裝在智慧貓的線控底盤內部，輸出軸則伸出底盤外部通過聯軸器直接連接車輪。

任務分組

工作計劃

掃描二維碼了解智慧貓小車拆裝步驟，結合前面所了解的知識內容和小組內部討論的結果，制定工作方案，落實各項工作負責人，如任務實施前的準備工作、實施中主要操作及協助支持工作、實施過程中相關要點及數據的記錄工作等。

進行決策

1.各組派代表闡述資料查詢結果。

2.各組就各自的查詢結果進行交流，并分享技巧。

3.教師結合各組完成的情況進行點評，選出最佳方案。

任務實施

評價反饋

1.各組代表展示匯報PPT，介紹任務的完成過程。

2.以小組為單位，請對各組的操作過程與操作結果進行自評和互評，并將結果填入綜合評價表中的小組評價部分。

3.教師對學生工作過程與工作結果進行評價，并將評價結果填入綜合評價表中的教師評價部分。