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直播跟拍机器人研究进展240110.docx

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-                       直播跟拍机器人研究进展
-一、直播跟拍机器人项目简介
-本项目设计的跟拍主要分为两个部分：人脸跟拍云台和跟随小车。具体如下图所示：
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-                         图1 跟拍机器人示意图
-其中，人脸跟拍云台主要采用AI云眼三轴控制，以及深度摄像机，可自动锁定人物并实现秒跟随。该部分计划与厂商合作设计。
-跟随小车主要由智能小车平台，UWB基站和手持UWB标签，以及避障相机组成，利用UWB的基站与标签之间通信的到达角（AOA）和双向测距（TWR）进行定位，并根据设定的跟随策略计算出小车的导航信息，使得UWB的基站与标签之间保持一定距离且正对（即AOA为90°）。
-小车的实时避障功能主要通过避障相机识别并测量障碍物的尺寸和距离，绕开障碍物。
-二、跟随功能原理
-首先，车载UWB基站基于标签通信的AOA和TWR，确定由方向角和距离决定的标签坐标（x，y）并传输给车载3588控制板的ROS系统，如下图所示，
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-                             图2 UWB定位模型
-其次，ROS基于UWB定位坐标，对小车底盘给出指令，小车旋转至，并向标签方向行进，如下图所示
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-                       图3 小车旋转至标签方向
-当小车行进至距离标签较近（设定距离阈值）时，停止行进。当标签移动时，小车启动，继续向标签方向行进。
-三、项目进度
-    基于现有的小车平台，实现了跟随功能。小车和标签如下图所示，
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-           图4 小车（载有UWB基站）和手持标签示意图
-具体实现功能如下：
-1. 360度全向检测：在LOS环境下，无论手持标签人员处于小车的何种方位，小车都能实现跟随。
-2.变速靠近：基于测距d，小车离标签越远，行进速度越快，速度公式为。
-3.距离保持：小车在静止时和标签始终保持一定距离（1.5~1.8m），距离超出1.8m小车向标签行进，距离小于1.5m时小车沿着标签反方向后退，维持距离区间。
-4.变速转向：基于测角，小车始终面朝标签（即），标签方位改变时小车会跟着转向，且标签偏离角度越大转向越快，转向速度公式为。
-四、部分代码
-ROS控制小车实现上述功能的部分代码如下所示
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-五、未完成功能及进度
-    避障功能暂未实现。在避障功能需求方面，跟随小车与割草机类似，需要双目摄像头标定障碍物并测量尺寸和距离，并上传至ROS系统，驱动小车绕行。目前小组内已实现将障碍物尺寸和距离数据上传至3568控制板，还未传至ROS系统。
-六、余下进度安排
-    由于跟随机器人与割草机的避障需求相同，待障碍物数据传至ROS系统，控制小车进行避障，具体策略如下图所示，
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-                       图4 小车避障策略示意图
-在图5中，车载双目摄像头检测到障碍物并判定距离较近后，向右（或左）旋转90°，行进一段距离（如30cm），再向左（或右）转至原来方向，若摄像头未检测到障碍物，则认为已避开障碍物，继续向标签方向行进。若转回至原来方向仍检测到障碍物，则继续右（或左）转90°，继续行进，直至避开障碍物。
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