基于SLAM技術的智能避障無人機

朱燦杰 曹鑫 揚付豪

摘要：本系統采用STM32F427VIT6作為主飛行控制芯片，外部器件包括：陀螺儀，加速度計作為飛行姿態測量傳感器。利用超聲波跟氣壓計獲取高度信息。使用高精度掃描激光雷達進行定位，并實現智能避障功能，采用WiFi芯片ESP8285實現無人機與遙控器之間的數據交換。該方案飛行的控制更加穩定，提高了操作的容錯率。

關鍵詞：無人機;通信鏈路;激光雷達

近些年來，slam技術的研究越來越火熱并應用于許多場景，比如移動機器人以及無人駕駛，利用slam技術，我們能夠得到未知情況下的環境信息，從而利用ARM處理器對機械的移動姿態進行修整。我們這個系統可分為slam技術應用跟無人機（載體）兩大部分，從而實現無人機在未知環境下自動躲避障礙物的功能。

1SLAM技術

SLAM的英文名全程是SimultaneousLocalizationandMapping，中文稱作同時定位以及地圖創建。常規SLAM技術的應用場景是：一個機器人在未知的環境中運動，通過對環境的觀測確定自身的運動軌跡，同時構建出環境的地圖。早期的SLAM技術大多利用聲吶、單線激光雷達等傳感器來實現。從2000年以后，隨著計算機視覺學習的發展，利用攝像頭的視覺SLAM開始成為研究熱點，并且在許多領域中體現出巨大的應用價值。

slam技術的傳感器主要分為兩部分，激光雷達跟攝像頭。激光雷達又分單線跟多線，攝像頭類可以分為單目，雙目攝像頭。單線跟多線的區別主要在，單線激光雷達跟單目攝像頭用于二維建模，他們所得到圖像是二維平面，而多線以及雙目攝像頭則能夠繪制出立體圖形。

2無人機系統

無人機系統以steamf4xxx為控制核心，外設包括單目激光雷達，十軸陀螺儀，BMP280氣壓計，HC-SR04超聲波模塊，ESP8285WiFi模塊。4通道的輸出PWM波，對應的為M1，M2，M3，M4四個無刷電機的控制信號。六個ADC通道分別檢測6S鋰電池組的實時電壓。十軸陀螺儀負責采集水平跟豎直的加速度，角速度，通過串口傳輸，傳遞給飛控芯片。超聲波模塊用于無人機起飛跟降落時相對地面高度的判斷，輔助起飛跟降落，有利于避障功能的實現。

遙控端采用一樣的steam32芯片，包括蜂鳴器，搖桿，按鍵，LED液晶屏，ESP8285WiFi芯片。兩個ADC通道分別檢測兩個搖桿的電位數據。另一個ADC用于檢測遙控電池電量，LED屏幕上面顯示電池電量，無人機剩余電量，目前環境，高度，速度，結合蜂鳴器實現提醒，躲避障礙物。

3結語

現在無人機已經滲透到我們生活中的方方面面，但是一旦我們人為操作失誤，將有可能造成不可彌補的損失，所以如何利用無人機在位置環境里面躲避障礙物成為我們研究的重點，我們這個課題利用激光雷達采集環境信息，利用slam技術進行二維建模，繪制出地形的二維空間模型，用steam32作為控制芯片，從而實現自動避障功能。

致謝

非常感謝大學生創新創業計劃項目的大力支持和指導老師劉魯濤的悉心指導。在貴項目的大力支持下，在校大學生們能夠實踐自己的奇思妙想。將書本上的知識運用于實踐中。大學生創新創業計劃不僅弘揚了大學的創新實踐精神，還使得同學們在實踐過程中還提升了自己的精神品質，在實踐中成長，體現了國家對于大學生的深切關懷和殷殷期望。非常感謝我們的指導老師劉魯濤老師，在我們遇到困難的時候給了我們很多幫助，進行了積極指導。此致敬禮！

參考文獻：

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[3]匿名.SLAM的前世今生.[EBOL].https：blog.csdn.netkang1292655979articledetails52799439？tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg.