一、项目背景

随着机器人技术的不断发展，智能小车在教育、科研和娱乐领域的应用越来越广泛。智能小车不仅可以实现自主导航和避障，还可以通过视觉识别和雷达追踪实现复杂的功能。本项目旨在开发一款基于ROS1的迷你智能车，运行在Linux系统上，具备激光雷达2维建图与导航功能，支持手机APP辅助控制，雷达追踪和视觉识别等功能。

二、项目目标

1. 硬件设计：开发一套基于ESP32S3的迷你智能车硬件平台，包括主控芯片、传感器、电机驱动和通信模块。

2. 功能实现：

- 使用激光雷达进行2维建图和导航。

- 使用摄像头进行HSV色块追踪和目标特征识别。

- 支持手机APP辅助控制。

- 支持雷达追踪和视觉追踪功能。

3. 软件开发：编写适用于该硬件平台的控制软件，实现ROS1系统下的建图、导航、追踪和视觉识别功能。

4. 测试验证：通过实验室测试和实际场景测试，验证智能车的性能和可靠性。

三、项目意义

1. 教育意义：为高校和培训机构提供一个实践平台，帮助学生和爱好者学习ROS系统、嵌入式系统开发和传感器应用。

2. 技术探索：通过开发迷你智能车，探索ROS系统在低性能嵌入式设备上的应用，为后续更复杂机器人的开发积累经验。

3. 应用拓展：迷你智能车具有广泛的应用前景，可应用于教育、科研、智能生活等领域。

四、项目功能

1. 激光雷达建图与导航：

- 使用激光雷达进行2维建图，支持RVIZ可视化工具显示。

- 使用激光雷达进行导航，支持RVIZ可视化工具显示。

2. 雷达追踪：

- 自动跟随最近的物体，适用于开阔环境。

3. 视觉识别与追踪：

- 使用摄像头进行HSV色块追踪。

- 使用摄像头进行目标特征识别。

4. 手机APP控制：

- 支持通过手机APP手动控制小车运动。

5. USB充放电：

- 支持通过USB接口进行充电。

五、硬件设计

1. 主控芯片：ESP32S3，支持WiFi通信和低功耗运行。

2. 传感器：

- 激光雷达：LD14或YDLidar X2。

- IMU：MPU6050。

- 摄像头：OV2640。

3. 电机驱动：DRV8833，驱动两个N20电机。

4. 通信模块：支持WiFi通信，通过TCP/UDP协议与上位机通信。

5. 电源管理：TP4056充电芯片，支持USB充电。

六、软件设计

1. ROS系统：使用ROS1 Noetic版本，支持激光雷达建图和导航功能。

2. 定位算法：使用robot_pose_ekf，结合里程计和激光雷达进行定位。

3. 建图算法：使用karto建图算法，支持2维地图生成。

4. 导航算法：使用Navigation导航架构，支持路径规划和避障。

5. 视觉识别：使用find_object_2d功能包，支持目标特征识别。

6. 雷达追踪：使用ROS功能包实现雷达追踪功能。

7. 手机APP：支持通过UDP协议控制小车运动。