文章详情

摘要

针对工业巡检中空间狭小、人工劳动强度大、实时性不足的问题，文章开发了一款四轮共轴全向平衡式智能巡检小车。系统采用STM32F407实时下位机+树莓派5边缘计算双核架构，下位机运行串级PID+滑模变结构控制算法，上位机实现Cartographer SLAM建图、A*全局规划与TEB局部避障。本文创新点在于提出四轮共轴+纵臂悬挂构型实现600 mm窄巷道穿越；研发串级PID+滑模变结构复合控制算法提升抗扰动能力；在Cortex-M平台实现Cartographer SLAM-A*-TEB全流程嵌入式导航。

关键词

STM32；全向平衡；Cartographer SLAM；串级PID；滑模控制；巡检机器人

参考文献

1. [1] 袁钰恒，夏斯民，黄文灿，等.基于激光雷达的智能避障小车感知系统的研究 [J].内燃机与配件，2025（19）：113-115.
2. [2] 郑佳秋，罗阳，周名全，等.基于串级PID的自行车机器人侧向平衡控制设计与分析 [J].成都工业学院学报，2025，28（2）：9-13.
3. [3] 邱健斌，陈博文，严华，等.基于串级PID算法的两轮车平衡控制 [J].成都工业学院学报，2024，27（5）：1-5.
4. [4] 黄建子.两轮平衡车控制系统设计与研究 [D].盐城：盐城工学院，2025.
5. [5] 苗红霞，郭章旺，齐本胜，等.基于改进Cartographer算法的激光SLAM研究 [J].计算机仿真，2024，41（9）：299-303.
6. [6] 王磊.基于Cartographer算法优化的室内移动机器人SLAM研究 [D].武汉：武汉科技大学，2024.
7. [7] 李芳威，鲍久圣，王陈，等.基于LD改进Cartographer建图算法的无人驾驶无轨胶轮车井下SLAM自主导航方法及试验 [J].煤炭学报，2024，49（S2）：1271-1284.
8. [8] 黄禹翔，吴国新，左云波.基于改进Cartographer的激光SLAM算法 [J].北京信息科技大学学报（自然科学版），2023，38（2）：47-52.
9. [9] 潘琦涛.基于机器人信息物理系统的SLAM与路径规划算法研究 [D].柳州：广西科技大学，2024.
10. [10] 彭可，刘宏胜，张志成，等.融合改进A*算法和TEB算法的AGV路径规划 [J].计算机科学，2025，52（S2）：175-181.
11. [11] 李圣杰，蒋洪伟.基于改进A*算法的AGV路径规划 [J].邵阳学院学报（自然科学版），2025，22（2）：19-26.
12. [12] 张振.麦克纳姆轮移动机器人局部路径规划与跟踪控制研究 [D].杭州：浙江科技大学，2024.

作者简介

胡海艳（2005—），女，汉族，江苏盐城人，本科在读，研究方向：计算机科学与技术；通信作者：周近（1979—），女，汉族，江苏丹阳人，高级实验师，本科，研究方向：计算机应用；陈慧玲（1979—），女，汉族，江苏南京人，讲师，博士，研究方向：虚拟现实与物联传感。