（一） 項目簡介
項目將開源輪式機器人的底盤相關(guān)控制和傳感器技術(shù)與現(xiàn)有的中小型觀光擺渡車的底盤機械結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)相結(jié)合，采用模塊化思想為中小型無人駕駛觀光擺渡車開發(fā)提供機械改造設(shè)計、軟件硬件模塊可自由配置的底盤整體改造方案、原型實驗系統(tǒng)，和低成本入門學(xué)習(xí)套件。
（二） 研究目的
項目通過實現(xiàn)、研究和優(yōu)化輪式機器人的底盤技術(shù)用于無人駕駛的觀光車，為機器人開發(fā)人員提供低成本、穩(wěn)定、高性價比的大中型輪式機器人的底盤和卡丁車巡游車底盤自動化改造方案、整車軟件硬件參考設(shè)計方案、和原型實驗系統(tǒng)、低成本入門學(xué)習(xí)套件，從而大幅度降低中小型觀光擺渡車設(shè)計開發(fā)人員的重復(fù)勞動，從而進一步降低中小型觀光擺渡車的開發(fā)、運行和維護成本。
（三） 研究內(nèi)容
項目依托長沙理工大學(xué)汽車與機械學(xué)院的深厚的車輛設(shè)計、機械制造和機電一體化改造、精密測控實力，自主設(shè)計和制造大中型輪式機器人的自動化控制底盤和實現(xiàn)多模式導(dǎo)航的無人駕駛輪式機器人。
項目參考市場上開源輪式機器人的底盤制作規(guī)則和技術(shù)，基于模塊化思想，為機器人開發(fā)人員提供機械結(jié)構(gòu)、軟件硬件模塊可配置化的輪式機器人的底盤和卡丁車巡游車底盤自動化改造方案、整車軟件硬件參考設(shè)計方案和原型實驗系統(tǒng)，低成本入門學(xué)習(xí)套件。
現(xiàn)階段工作室的大中型開輪式機器人的底盤產(chǎn)品包括：差速轉(zhuǎn)向的四輪機器人底盤、卡丁車類型拉桿式的四輪機器人底盤。本工作室還開發(fā)多種功能模塊，包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械設(shè)計和改造模塊、剎車機械設(shè)計和改造模塊、油門機械設(shè)計和改造模塊、基于大中型直流電機的車輛速度控制模塊、基于大中型步進（舵機）電機的車輛轉(zhuǎn)向控制模塊、基于大中型推桿電機的車輛剎車油門控制模塊，基于電磁和攝像頭的輪式機器人循跡模塊，基于高精度定位系統(tǒng)的輪式機器人導(dǎo)航模塊。項目還提供了基于開源機器人操作系統(tǒng)ROS和樹莓派的輪式機器人整體解決方案、以及基于51單片機和STM32嵌入式系統(tǒng)的輪式機器人入門軟件硬件學(xué)習(xí)套件、機械手工制作底盤材料套件。
（四） 國、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)
現(xiàn)有的機器人自動化底盤改造技術(shù)和很高的改造成本導(dǎo)致大中型無人輪式機器人無法得到快速發(fā)展和普及。據(jù)了解，市面上大中型機器人底盤的價格通常在2-10萬之間，對于功能要求越高的機器人，底盤的價格也相對越高，高昂的成本讓不少企業(yè)和消費者難以負擔(dān)。同時，現(xiàn)在企業(yè)對底盤的制作要求各不相同，根據(jù)場景的差異，對形狀大小的要求也不盡相同，通用化的底盤無法滿足不同用戶的不同需求。
項目參考市場上開源輪式機器人的底盤制作規(guī)則和技術(shù)，基于模塊化思想，為機器人開發(fā)人員機械結(jié)構(gòu)、軟件硬件模塊可配置化的輪式機器人的底盤、軟件硬件參考設(shè)計方案和原型實驗系統(tǒng)，從而大幅度降輪式機器人設(shè)計開發(fā)人員的重復(fù)勞動，有效降低購買成本，極大降低智能車的維護人工成本和時間成本，而且進一步提高了系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性、兼容性、功能可升級性和降低升級成本，以及底盤的多功能多用途使用。
（五） 創(chuàng)新點與項目特色
本項目技術(shù)創(chuàng)新包括：
A. 全部采用機械設(shè)計、軟件、硬件可分離式模塊化設(shè)計和接口通用化設(shè)計，提高底盤機械零配件、電機和驅(qū)動配件的更換、升級、維護簡易性、降低開發(fā)和維護成本。
B. 項目不但提供模塊化的機械設(shè)計，提供模塊化的對現(xiàn)有卡丁車或者社區(qū)巡游車的底盤自動化改造方案，進一步降低了購買成本，提高底盤的配件更換、維護簡易性
C. 提供機械手工制作底盤材料套件、以及入門難度低、低價格的51單片機和STM32嵌入式系統(tǒng)的輪式機器人入門學(xué)習(xí)套件，進一步降低入門的資金和技術(shù)門檻。
D. 參考基于ROS機器人的開源輪式機器人的底層機械、硬件系統(tǒng)的設(shè)計輪式機器人的底盤，提高機器人的可升級性、互聯(lián)性、二次開發(fā)性、快速原型展示需求。
（六） 技術(shù)路線、擬解決的問題及預(yù)期成果
1. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械設(shè)計和改造模塊。需解決電機與前輪的機械傳動結(jié)構(gòu)，預(yù)期完成聯(lián)軸傳動控制。
2. 剎車機械設(shè)計和改造模塊。需改造有腳踏式換成推桿傳動式，預(yù)期將推桿電機裝置剎車模塊中并能傳動控制。
3.基于大中型直流電機的車輛速度控制模塊。需通過軟件編譯完成適時速度的控制，預(yù)期由軟件模擬PWM波形輸出完成速度控制。
4.基于大中型步進（舵機）電機的車輛轉(zhuǎn)向控制模塊。需解決根據(jù)控制信號發(fā)出使步進電機實時做出相應(yīng)轉(zhuǎn)動。預(yù)期通過PID控制完成步進電機的自動轉(zhuǎn)向控制。
5.基于大中型推桿電機的車輛剎車油門控制模塊。需解決對推桿電機的軟件編譯以完成剎車動作。預(yù)期實現(xiàn)推桿電機的剎車控制。
（七） 項目研究進度安排
1.2019年6月份完成空車機械結(jié)構(gòu)的改裝，模塊化測試。
2.7至9月份對整車實現(xiàn)自動控制，能在一定速度下完成自動轉(zhuǎn)向和行駛。
3.12月份實現(xiàn)可攝像頭控制、UWB高精度定位，電磁尋線等多種方式的自動駕駛。
4.2020年完善各模塊功能，增加超聲波避障停車，轉(zhuǎn)向角度傳感器等細節(jié)處理
（八） 已有基礎(chǔ)
1. 與本項目有關(guān)的研究積累和已取得的成績
本團隊成員參加過恩智浦杯智能智能車比賽，獲得區(qū)獎及省獎數(shù)次，掌握一定的智能汽車控制技術(shù)，指導(dǎo)老師有著多年積累的機械改造技術(shù)，曾參與指導(dǎo)一種《適時四輪輪式驅(qū)動聯(lián)網(wǎng)電動汽車》并獲得“挑戰(zhàn)杯”全國三等獎。
2. 已具備的條件，尚缺少的條件及解決方法
目前具備的條件：擁有較為完整的整車自動控制系統(tǒng)，掌握多種方式的定位控制技術(shù)。
尚缺少的條件：難以完全精準(zhǔn)采集路面信息狀況，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制
解決方法：換用效果更加強大的傳感器。
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