启明1服务机器人

启明1服务机器人是一款面向服务型应用的机器人平台，主体结构包括大负载全向移动底盘、可升降的动力脊柱、高精度机械臂和宽视角的立体相机系统，功能上可完成动态目标跟随、语音对话交互和物品识别抓取等任务。机器人在硬件上采用了指标冗余设计，在保证功能多样性的同时具备极高的可靠性。除了进行学术研究之外，还帮助多个企业院校完成领导接待、电视采访和汇报演出等任务，充分展示了用户单位的学术水平，获得了极佳的科技展示效果。

• 机械结构

启明1服务机器人的机械结构分为底盘、升降机构、机械手臂和头部四个部分。

• 底盘

启明1服务机器人采用了三轮全向式移动底盘，可以在不改变朝向的情况下沿水平的任何方向移动，提高运动过程中航姿调整的效率。

• 升降机构

启明1服务机器人的背部设计了一个升降机构，机器人的上半身（包括机械臂和头部）可以在竖直方向上主动移动，为识别和抓取不同高度的物体提供了便利。

• 机械手臂

启明1服务机器人搭载了一条三自由度的机械手臂，手臂的末端是一个两指机械手爪。机械手臂闲置时可以折叠收拢，避免磕碰周围物体，提高机器人移动时的安全性。需要进行物品抓取时再伸长展开，非常适合移动式的服务机器人应用。

• 头部

启明1服务机器人的头部安装了一台RGB-D立体相机，用来识别和定位作业范围内的目标物体，与机械手臂形成一个闭环操作。

• 传感器

• 激光雷达

启明1服务机器人的底盘上安装了一枚工业级激光雷达，扫描角度为270°，扫描距离为30米，能够实时检测出周围的障碍物分布，通过SLAM技术进行机器人的自身定位，为机器人的移动导航提供数据基础。

• 姿态测量系统

启明1服务机器人的底盘内置了一个三轴姿态测量系统，可以实时检测机体的朝向、翻滚及俯仰角度。为机器人的导航提供重要数据，让机器人在运动过程中随时发现倾倒风险，及时采取紧急措施。

• 立体相机

启明1服务机器人的头部安装了一台RGB-D立体相机，可以输出RGB彩色视频流、Depth深度数据和三维点云，通过OpenCV和PCL等开源图像库，可以对目标物进行准确识别和定位，以便进行后续的机械臂抓取任务。

软件特性

1. URDF模型描述——启明1服务机器人运行ROS操作系统，具备完整的URDF模型描述，可以在ROS系统里直接加载。

2. 电机码盘里程计——启明1服务机器人装备了带编码器的直流伺服电机，可以在ROS里接收电机码盘计数，从而推算出机器人的移动里程信息。

3. IMU姿态传感——启明1服务机器人内置了一枚六轴的IMU单元，可以实时获取机器人的姿态信息，为机器人的上层控制算法提供数值依据。

4. 三维立体视觉——启明1服务机器人采用新一代的TOF立体相机，探测距离达到8米，最大视角70°，可以有效获取视野内的环境物体的三维信息。

5. 物品检测和抓取——启明1服务机器人通过立体相机获得三维点云，对点云中的物品进行检测和轮廓辨识，计算物品的尺寸和三维空间坐标，进而控制机械臂进行目标物品的抓取动作。

6. 人脸检测——启明1服务机器人支持Haar特征级联分类器，结合机器人头部的高分辨率摄像机，对环境中的人脸特征进行检测，并根据立体相机采集的点云，计算其三维空间坐标。

7. 自动充电——启明1服务机器人可以在周围搜索其专属的充电装置，自主引导进入充电坞进行充电。

8. 动态目标跟随——启明1服务机器人可以快速锁定一个跟踪目标，保持指定距离，一直尾随目标物进行移动。

9. SLAM环境建图——启明1服务机器人装备了一枚国外进口的高精度激光雷达，可以实时扫描机器人周围的障碍物分布状况，借助HectorSLAM和GMapping算法，创建环境地图。

10. 自主定位导航——启明1服务机器人将激光雷达扫描的距离信息与电机里程计数据进行融合，使用AMCL方法进行地图定位，结合ROS里的move_base进行自主导航。

11. 视觉SLAM——启明1服务机器人装备了一枚广角远距离的RGB-D相机，同时采集1080P的高清晰度视频流，是理想的单目视觉SLAM和RGBD-SLAM算法实验平台。硬件结构上还可以扩展双目立体相机，进行Stereo-SLAM的相关研究。

12. GAZEBO仿真系统——启明1服务机器人配备了完整的物理惯量和传感器参数描述，可以在GAZEBO仿真环境里直接加载。附赠的源码资源中，包含多个物理仿真场景，可以脱离机器人实体，在纯软件环境中先进行算法模拟。

扩展定制

启明1服务机器人在机械结构和电气组成上保持高度模块化，可以很方便的进行扩展和定制，打造符合用户需求的各种机型。