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第五章核心内容总结与重难点分析

一、第五章主要内容

本章围绕机器人平台搭建展开，涵盖以下核心内容：

1. 机器人系统架构：定义机器人四大核心组成部分（执行/驱动/传感/控制系统）
2. 硬件平台构建：
   • MRobot移动平台执行机构（差速驱动）
   • 树莓派控制系统搭建（Ubuntu+ROS安装）
   • 传感器集成（摄像头/Kinect/激光雷达）
3. 软件配置：
   • ROS功能包驱动传感器（usb_cam/freenect_camera/rplidar）
   • 多设备通信配置（ROS_MASTER_URI设置）
4. 电源改造：Kinect独立供电方案
5. 人机交互：PC端与嵌入式系统的协同控制

二、核心重难点

1. 系统组成理论：四大部分功能划分与交互逻辑
2. 树莓派开发：
   • Ubuntu系统定制化安装
   • ROS环境移植与交叉编译
3. 传感器驱动：
   • 不同传感器ROS驱动包选择
   • 硬件-软件接口调试（如Kinect帧同步问题）
4. 分布式通信：
   • 多机ROS网络配置
   • 带宽优化与实时性保障
5. 电源管理：
   • 大功率传感器独立供电设计
   • 电磁兼容性问题处理

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10道高难度多选题

1. 关于机器人控制系统，错误的是：
   A. 树莓派属于执行机构
   B. Arduino属于传感系统
   C. ROS节点运行在驱动系统
   D. 运动控制器属于控制系统

2. MRobot差速驱动实现的关键包括：
   A. 编码器闭环控制
   B. ROS导航包集成
   C. PID参数整定
   D. IMU数据融合

3. 树莓派安装ROS的正确步骤：
   A. 先装Ubuntu Mate再装ROS
   B. 需要配置清华软件源
   C. 必须使用rosdep init
   D. 需设置PYTHONPATH环境变量

4. Kinect集成需要注意：
   A. USB带宽分配
   B. 点云降采样处理
   C. 独立电源改造
   D. 安装realsense驱动

5. 激光雷达驱动配置要点：
   A. 修改rplidar.launch波特率
   B. 配置TF静态坐标系
   C. 安装libusb-dev依赖
   D. 设置点云分辨率参数

6. 多机ROS通信必须：
   A. 使用相同ROS版本
   B. 同步系统时间
   C. 关闭防火墙
   D. 配置hosts文件

7. usb_cam功能包支持：
   A. 相机标定
   B. 视频流H264编码
   C. 图像去畸变
   D. 多相机同步触发

8. 传感器供电改造涉及：
   A. 电压转换模块选型
   B. 电流过载保护设计
   C. ROS驱动修改
   D. 接地回路处理

9. PC端控制MRobot需要：
   A. 配置SSH密钥登录
   B. 设置ROS_IP环境变量
   C. 使用rosbridge通信
   D. 安装相同功能包版本

10. 故障排查方向：
    A. 激光雷达点云缺失→检查TF配置
    B. 树莓派无法启动→SD卡分区错误
    C. 控制延迟大→网络带宽测试
    D. 电机抖动→PID参数调整

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答案与解析

1. ABC
   A错：树莓派属于控制系统；B错：Arduino可作控制核心；C错：ROS节点运行在控制系统

2. AC
   差速驱动核心是电机闭环控制（编码器+PID），BD属于上层应用

3. AB
   C非必须（可跳过rosdep），D错误（ROS自动设置）

4. AC
   B属于算法优化，D对应Intel RealSense设备

5. ABC
   D由雷达硬件决定不可配置

6. BCD
   A不强制要求版本一致

7. AC
   B需硬件支持，D需同步信号发生器

8. ABD
   C与供电改造无直接关联

9. ABD
   C用于Web通信非必要

10. ABCD
    均对应典型故障场景处理方案