目錄

一、 方案概述 2

二、 系統(tǒng)功能 3

三、 系統(tǒng)配置及功能說(shuō)明 3

3.1移動(dòng)平臺(tái) 3

3.2機(jī)械臂：UR5協(xié)作型機(jī)械臂 5

3.3夾持器 6

3.4激光雷達(dá) 7

3.5 3D傳感攝像頭 8

四、 軟件系統(tǒng) 9

4.1遠(yuǎn)程控制 9

4.2視覺 9

4.3導(dǎo)航 9

4.4機(jī)械手臂控制 10

五、 方案配置 11

智能移動(dòng)抓取機(jī)器人方案、
視頻地址：https://www.bilibili.com/video/BV1Ay4y1B721

一、 方案概述

該方案在Robuster MR2000室外移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上集成激光雷達(dá)、IMU實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能定位導(dǎo)航、自主避障、自主路徑規(guī)劃 ，搭載UR5協(xié)作機(jī)器臂、夾持器與視覺傳感器，通過(guò)高性能移動(dòng)工作站（ROS 主站）+ROS 操作軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制與智能移動(dòng)抓取。

Robuster MR2000 移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)是一款集模塊化、集成式、可定制為一身的可供戶內(nèi)外使用的機(jī)器人平臺(tái)，適用于機(jī)器人教育培訓(xùn)、科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)等。具有通過(guò)性強(qiáng)、負(fù)載能力 大、精度高、易擴(kuò)展、動(dòng)力足和續(xù)航長(zhǎng)等特點(diǎn)，可跨平臺(tái)開發(fā)，支持多種應(yīng)用場(chǎng)景。該平臺(tái)上可集成激光雷達(dá)、攝像頭、GPS 等傳感器，云臺(tái)、機(jī)械臂、抓持器等附件設(shè)備。基于該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)SLAM、自主路徑規(guī)劃導(dǎo)航、智能避障等功能，適用于智能巡檢、移動(dòng)抓取、無(wú) 人駕駛、協(xié)同控制、計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的研究與應(yīng)用。該平臺(tái)提供可擴(kuò)展的電氣接口和供二次開發(fā)的 SDK，方便用戶硬件集成和二次開發(fā)。

機(jī)械臂為UR5協(xié)作機(jī)械臂,有6個(gè)自由度，易于編程，設(shè)置快捷，具備協(xié)作性與安全性。用戶可快速導(dǎo)入第三方離線編程軟件數(shù)據(jù),極大豐富了機(jī)器人的編程方式。夾持器配置了 Robotiq 2-Finger 85 自適應(yīng)兩指夾持器，使整體系統(tǒng)進(jìn)行完美的進(jìn)行抓取。

整體方案使用ROS（www.ros.org）開放式架構(gòu)。ROS框架定義了一個(gè)組織良好的機(jī)器人軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括數(shù)百個(gè)用戶提供的軟件包和稱為堆棧的軟件包集合，實(shí)現(xiàn)功能如本地化和映射，規(guī)劃，操作，感知等。這個(gè)特性簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)周期，并允許軟件組件的輕松集成和重用，無(wú)論它們是視覺，SLAM,點(diǎn)云處理，掌握，規(guī)劃，集群等中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)或最先進(jìn)算法。

機(jī)器人的軟件包括導(dǎo)航系統(tǒng)以及用于任務(wù)規(guī)劃，提供定制化ROS系統(tǒng)及組件ROS驅(qū)動(dòng)、完全配置的 MoveIt運(yùn)動(dòng)規(guī)劃軟件包、自主導(dǎo)航軟件包、提供地圖生成與定位軟件，可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)視覺抓取DEMO及功能演示。該套系統(tǒng)可以用于遙操作機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、移動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人等方面的研究和應(yīng)用我司提供的該套產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)移動(dòng)抓取的基本功能，用戶可以使用該套系統(tǒng)快速方便的進(jìn)行更高階的算法應(yīng)用的研究，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景應(yīng)用。

二、 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)是一個(gè)可供遠(yuǎn)程操作的高性能移動(dòng)抓取平臺(tái)解決方案。機(jī)器人可通過(guò)高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和控制進(jìn)行通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位和導(dǎo)航，能夠自動(dòng)完成機(jī)械手臂路徑規(guī)劃并抓取指定物體，應(yīng)用了手勢(shì)控制與眼動(dòng)追蹤技術(shù)的傳感器，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互，同時(shí)視覺系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)的視覺信息反饋。集成的硬件都有現(xiàn)成的 ROS（Robot Operating System）驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 的 ROS 消息交換信息。系統(tǒng)各方面保持高度兼容，且能夠使用 ROS 提供的大量應(yīng)用程序。

三、 系統(tǒng)配置及功能說(shuō)明

智能移動(dòng)抓取機(jī)器人系統(tǒng)的基座平臺(tái)是高性能 Robuster MR2000移動(dòng)平臺(tái)，采用四輪差速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，適合全地形運(yùn)動(dòng)的輪胎及較高的底盤高度適應(yīng)各種路面， 既滿足崎嶇地形路面，又可滿足室內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境。它安裝了激光雷達(dá)用于導(dǎo)航和安全，配備了4G模塊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，溫濕度傳感器、防撞傳感器檢測(cè)小車的工作狀態(tài)，確保安全使用。激光雷達(dá)、深度相機(jī)配合 IMU、RTK傳感器，完美的融合了目前主流的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外自主導(dǎo)航功能。

技術(shù)指標(biāo)

序號(hào)	名稱	(導(dǎo)航版)參數(shù)
1	車身材質(zhì)	鋁合金
2	外形尺寸	1150*800*420mm
3	輪胎	標(biāo)配 350mm 越野充氣胎
4	整機(jī)重量	100kg
5	額定負(fù)載	70kg(最大負(fù)載 100kg)
6	驅(qū)動(dòng)電機(jī)	一體伺服電機(jī)
7	減速比	32
8	電機(jī)額定功率	400W*4
9	電機(jī)編碼器	65536 線
10	防撞桿保護(hù)	電子防撞系統(tǒng)
11	車身最小離地間隙	100mm(滿載)130mm(空載)
12	最大越障高度	100mm(滿載)130mm(空載)
13	最大移動(dòng)速度	1.6m/s
14	最小轉(zhuǎn)彎半徑	0m
15	典型續(xù)航時(shí)間	4h
16	充電時(shí)間	3.5h(標(biāo)準(zhǔn))
17	車載電源輸出	12V/10A, 24V/10A
18	過(guò)電流保護(hù)	40A
19	通訊接口	USB2.0*1，USB3.0*1，網(wǎng)口*1
20	可拓展接口	USB2.0*4 網(wǎng)口*4
21	通訊模塊	4G 通訊模塊
22	電池	48V 30Ah 鋰電池
23	輸入電源	AC220V~240V/充電電流:10A(標(biāo)準(zhǔn))
24	工控電腦	CPU-Intel i7/16G/250G
25	工控機(jī)操作系統(tǒng)	運(yùn) 行 Ubuntu ( Linux) 預(yù) 安 裝 ROS-Kinetic
26	傳感器	IMU、溫度傳感器、電子防撞傳感器、4G 模塊、RTK-GPS、3D 激光雷達(dá)
27	軟件部分	1.MR2000 robotic base control 程序。 包括以下功能: 1底層驅(qū)動(dòng)2MR2000 仿真模型 3各傳感器數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn) 4鍵盤控制小車 demo 2.激光雷達(dá)及 RTK 等外接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)包 3.提供 3D 建圖的軟件包 4.提供 ROS navigation 軟件包(可實(shí)現(xiàn) 自主導(dǎo)航功能，包括自定位，避障，路徑 規(guī)劃等) 5.提供對(duì)外通信協(xié)議文檔
28	防水等級(jí)	IP44
29	環(huán)境要求	操作溫度:0-40°C ，避免長(zhǎng)時(shí)間陽(yáng)光暴 曬;儲(chǔ)存溫度:0-40°C

機(jī)械臂：UR5協(xié)作型機(jī)械臂

UR5 輕便、可輕松編程，而且無(wú)論在行業(yè)應(yīng)用、尺寸還是產(chǎn)品性能 都可實(shí)現(xiàn)高度可定制化，無(wú)縫集成到任何生產(chǎn)設(shè)備中。 優(yōu)傲 UR5 機(jī)器人易于編程，設(shè)置快捷，具備協(xié)作性與安全性，進(jìn)行最高5公斤（11磅）的自動(dòng)化任務(wù)，有效工作半徑最高850毫米（33.5英寸）。

技術(shù)參數(shù)

夾持器

Robotiq 自適應(yīng)機(jī)器人 2 指夾持器是專為實(shí)體制造業(yè)設(shè)計(jì)的夾持器，可以完全替代客戶自制的末端夾持器和其他夾具，為工廠里的自動(dòng)化設(shè)備提供同種模式的機(jī)器人夾持器，2 指自適應(yīng)機(jī)器人夾持器完全兼容所有的主流工業(yè)機(jī)器人。并且特別為 AUBO機(jī)器人提供 Plug + Play 整合包。

技術(shù)指標(biāo)

激光雷達(dá)

RS-LIDAR-16是RoboSense（速騰聚創(chuàng)）規(guī)模量產(chǎn)的16線激光雷達(dá)，內(nèi)置16組激光元器件，同時(shí)發(fā)射與接收高頻率激光束，通過(guò)360°旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)3D成像，提供精確的三維空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)及物體反射率，讓機(jī)器獲得可靠的環(huán)境信息，為定位、導(dǎo)航、避障等提供有力的保障。

技術(shù)參數(shù)

激光雷達(dá)	參數(shù)
波長(zhǎng)	905mm
激光等級(jí)	class1
精度	±2cm
最大負(fù)載	20cm-150m
出點(diǎn)數(shù)	320,000pys/s
垂直視場(chǎng)角	+15°~-15°
垂直角分辨率	2.0°
水平視場(chǎng)角	360°
水平角分辨率	0.09°至0.36°
轉(zhuǎn)速	300-1200rpm（5-20HZ)
輸入電壓	9-32VDC
產(chǎn)品功率	9W(典型值）
防護(hù)安全級(jí)別	IP67
操作溫度	-30~+60℃
規(guī)格	H:82.7mm*φ：109mm
重量	0.84kg
采集數(shù)據(jù)	三維空間坐標(biāo)、反射率

3D傳感攝像頭

英特爾Intel RealSense D435傳感攝像頭能讓硬件設(shè)備擁有一雙感知環(huán)境的“智慧之眼”，并擁有3D識(shí)別、人臉識(shí)別、無(wú)檢測(cè)量及識(shí)別、互動(dòng)及高速追蹤、避障等功能。

技術(shù)參數(shù)

工作環(huán)境	室內(nèi)/室外
最小深度距離（Min-Z）	10cm
深度誤差＜2%	2m
深度圖像分辨率	1280*720@30fps    848*480@90fps
深度視場(chǎng)角/快門	86°* 57°/全局快門
彩色圖像/快門	2MP/64°* 41°/卷簾快門
IMU	是
產(chǎn)品尺寸（毫米）	90*25*25
常規(guī)使用場(chǎng)景	3D掃描 人臉識(shí)別 無(wú)檢測(cè)量及識(shí)別 互動(dòng)及高速追蹤 避障

四、 軟件系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用是基于開源的 ROS 系統(tǒng)的開發(fā)控制軟件，可使機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)如下功能：

4.1遠(yuǎn)程控制

ROS 是一個(gè)分布式的機(jī)器人系統(tǒng)，其節(jié)點(diǎn)可以分布在不同的主機(jī)上，不同的節(jié)點(diǎn)通過(guò) TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通訊。在控制軟件中設(shè)置了移動(dòng)平臺(tái)可通過(guò)連接到控制機(jī)的鍵盤、手柄或其他輸入設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。移動(dòng)平臺(tái)接收到控制命令后即可完成相應(yīng)動(dòng)作，比如轉(zhuǎn)向、調(diào)整速度。

4.2視覺

在控制軟件視覺主要通過(guò)調(diào)用 ROS 提供的庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能。軟件中提供了動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)整工具，可以很容易的設(shè)置塊匹配算法的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)該功能。

4.3導(dǎo)航

SLAM（即時(shí)定位與地圖生成）：在軟件中機(jī)器人首先通過(guò)各種傳感器（激光雷達(dá)）確定自身在未知環(huán)境中的相對(duì)位置，在移動(dòng)過(guò)程中不斷重復(fù)定位，生成當(dāng)前環(huán)境的平面地圖。

控制軟件提供了根據(jù)生成地圖進(jìn)行導(dǎo)航。導(dǎo)航時(shí)需要先手動(dòng)指定機(jī)器人的起始位置和目標(biāo)位置，同時(shí)機(jī)器人會(huì)計(jì)算出機(jī)器人在地圖中的位置；并規(guī)劃最短路徑，此算法基于有向帶權(quán)值圖，將地圖中的每個(gè)像素作為圖中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，規(guī)劃出起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短無(wú)障礙路徑，最后由動(dòng)態(tài)窗口法計(jì)算出控制命令發(fā)給移動(dòng)平臺(tái)，使其沿規(guī)劃的路徑前進(jìn)，前進(jìn)的過(guò)程自動(dòng)避開障礙物，高性能的 IMU傳感器用于對(duì)機(jī)器人運(yùn)行方向進(jìn)行實(shí)時(shí)控制及反饋保證了機(jī)器人能夠維持姿態(tài)，防止傾翻。

4.4機(jī)械手臂控制 

運(yùn)動(dòng)規(guī)劃:

在控制軟件中提供了一系列的工具用于機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，包括正/逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解器，OMPL 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃庫(kù)，可視化組件等?？刂茩C(jī)械手臂時(shí)，可直接拖動(dòng)機(jī) 械手的位置進(jìn)行末端執(zhí)行器控制，機(jī)械手到達(dá)指定位置后，可進(jìn)行機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī) 劃（如圖三所示，圖中橙黃色的臂為目標(biāo)狀態(tài)），計(jì)算出機(jī)械臂從初始位置到目標(biāo)位置的運(yùn)動(dòng)軌跡，此軌跡由一系列的關(guān)節(jié)角值組成，然后再將此軌跡發(fā)給機(jī)械臂控制執(zhí)行。抓取不同的物體，軟件能根據(jù)物體的不同形狀確定合適的抓取方式及放置到指定位置，同時(shí)可與雙目視覺構(gòu)成了很好的手眼配合系統(tǒng)。

一、 方案配置

序號(hào)	產(chǎn)品	技術(shù)參數(shù)
1	Robuster 移動(dòng) 機(jī)器人 MR2000 導(dǎo)航版	機(jī)械 性能	車體材質(zhì): 鋁合金 車身尺寸: 1150*800*420mm 輪胎尺寸: 標(biāo)配 350mm 越野充氣胎 車體自重: 100kg 車身最小離地距離: 100mm(滿載)130mm(空載) 額定負(fù)載: 70kg（最大100kg） 防撞桿保護(hù): 電子防撞系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)電機(jī): 一體伺服電機(jī) 電機(jī)額定功率: 400W*4 減速比: 32 最大運(yùn)行速度: 1.6m/s 最大越障高度: 100mm(滿載)130mm(空載) 最小轉(zhuǎn)彎半徑: 0°
		電氣性能	電機(jī)編碼器: 65536 充電時(shí)間: 3.5h（標(biāo)準(zhǔn)） 續(xù)航時(shí)間: 4h 車載電源輸出：12V/10A, 24V/10A 過(guò)電流保護(hù)：40A 通訊接口：USB2.0*1，USB3.0*1，網(wǎng)口*1 可拓展接口：USB2.0*4 網(wǎng)口*4 通訊模塊：4G 通訊模塊 電池：48V 30Ah 鋰電池 輸入電源：AC220V~240V/充電電流:10A(標(biāo)準(zhǔn)) 工控電腦：CPU-Intel i7/16G/250G 工控機(jī)操作系統(tǒng)：運(yùn) 行 Ubuntu ( Linux) 預(yù) 安 裝 ROS-Kinetic 防護(hù)等級(jí)：IP44（可升級(jí)為IP54）
		配件	IMU、溫度傳感器、電子防撞傳感器、4G 模塊、RTK-GPS、3D 激光雷達(dá)
		軟件	1.MR2000 robotic base control 程序。 包括以下功能:   1）底層驅(qū)動(dòng)   2）MR2000仿真模型   3）各傳感器數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)   4）鍵盤控制小車 demo 2.激光雷達(dá)及 RTK 等外接設(shè)備的驅(qū)動(dòng)包 3.提供 3D 建圖的軟件包 4.提供 ROS navigation 軟件包(可實(shí)現(xiàn) 自主導(dǎo)航功能，包括自定位，避障，路徑 規(guī)劃等) 5.提供對(duì)外通信協(xié)議文檔
2	UR5協(xié)作機(jī)械臂		負(fù)載：5kg 工作范圍：850mm 自由度：6個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 功耗：最低90W,-> 額定150W,最高325W 可重復(fù)性：±0.03mm 工具端最大速度：3 米/秒 溫度范圍：0-50℃ 防護(hù)等級(jí)：IP54 工作濕度：0-90% 機(jī)器人安裝：任意角度
3	Robotiq 2-Finger 85 兩指夾持器		夾爪數(shù)量：2 指 行程：85mm 抓取力：20-235N 最大負(fù)載：5kg 重量：900g 重復(fù)精度：0.05mm 位置分辨率 ：0.4mm 通訊接口：通訊接口
5	英特爾Intel RealSense D435傳感攝像頭		工作環(huán)境：室內(nèi)/室外 最小深度距離（Min-Z）：10cm 深度誤差＜2%：2m 深度圖像分辨率：1280*720@30fps /848*480@90fps 深度視場(chǎng)角/快門：86°* 57°/全局快門 彩色圖像/快門：2MP/64°* 41°/卷簾快門 IMU：是 產(chǎn)品尺寸（毫米）：90*25*25 常規(guī)使用場(chǎng)景：3D掃描、人臉識(shí)別、無(wú)檢測(cè)量及識(shí)別、互動(dòng)及高速追蹤、避障
6	定制電池		48V 20Ah機(jī)械臂供電專用，定制
7	集成費(fèi)（包括結(jié)構(gòu)電氣和軟件）		結(jié)構(gòu)上要額外加機(jī)械手臂的固定座，電池固定座等；電氣上需要加機(jī)械手臂供電的穩(wěn)壓電源，夾持器的電源供電等；軟件上需要在同一個(gè)工控機(jī)下調(diào)通車，臂和夾持器的程序，并且能夠保證同時(shí)運(yùn)行
8	現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)與售后服務(wù)費(fèi)用		2個(gè)工程師2天的費(fèi)用和來(lái)回機(jī)票等