# Robot_AutoPilot **Repository Path**: abonaventure/robot_autopilot ## Basic Information - **Project Name**: Robot_AutoPilot - **Description**: 基于：Gao 3A Autopilot V10.0 解耦 支持构型：履带式（Tracked）、腿足式（Legged）、混合式（Hybrid） 核心指标：代码复用率 ≥92% | 新增构型 ≤380 行 | 冗余切换时延 ≤20ms | SPFM=99.2% | PMHF=8.5 FIT | ASIL D 就绪 - **Primary Language**: Unknown - **License**: Not specified - **Default Branch**: main - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 0 - **Created**: 2026-02-28 - **Last Updated**: 2026-04-21 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README markdown # Robot_Autopilot_Full_System 工程使用手册（整合优化版） ## 一、工程简介 本工程为工业/消费级机器人飞控与作业管理系统，基于C++无第三方依赖开发，配套Python调试脚本，核心适配人形机器人、四足机器人、扫地机器人、AGV/AMR机器人，支持拓展至工业机械臂、配送、巡检、水下机器人等全场景。系统集成AI轻量化融合、全链路安全防护，可直接部署至ARM64/x86/嵌入式架构量产硬件平台，适配Linux/RT-Thread/FreeRTOS多系统。 核心定位：实现核心机器人专属作业功能与通用控制能力，覆盖常规、复杂、极端全场景体系，兼顾系统鲁棒性、泛化性与功能安全，量产故障率、场景通过率、响应时效均满足工业级高阶标准，同时保留基础版本可直接编译运行、无多余依赖的优势。 代码架构：核心生产代码采用C++开发（仅用标准库+硬件原生接口），配套Python调试代码（轻量简洁，用于参数标定、结果校验），按「通用基础-链路管理-硬件适配-核心控制-作业任务-AI融合-安全兜底」七级分层设计，支持多机器人类型、多作业等级、多架构差异化编译与快速无侵入式拓展。 ## 二、环境准备 ### 2.1 硬件环境要求（按机器人类型+等级分级，整合优化） | 机器人类型 | 推荐硬件配置 | 适配作业等级 | 适配架构 | |------------------|--------------|--------------|----------| | 消费级（扫地机器人） | 4核CPU/8GB RAM/基础传感器（GPS/避障/清扫模块） | 基础级（入门作业） | ARM64/x86 | | 工业级入门（AGV/人形入门） | 8核CPU/16GB RAM/专业传感器（高精度GPS/作业外设） | 进阶级（标准作业） | ARM64/x86 | | 工业级进阶（四足重型/AGV重载） | 12核CPU/24GB RAM/RTK定位/多类型作业外设 | 高级（高精度作业） | ARM64/x86 | | 工业级高端（人形进阶/多机协同） | 16核CPU/32GB RAM/旗舰传感器/双控制冗余 | 旗舰级（复杂作业/多机协同） | ARM64/x86 | | 嵌入式级（微端机器人） | 1核CPU/512MB RAM/简易传感器 | 基础级（轻量化作业） | 嵌入式 | ### 2.2 软件环境要求 - 操作系统：Ubuntu 20.04 LTS (ARM64/x86_64)、RT-Thread 4.0+、FreeRTOS 10.0+ - C++编译器：GCC 9.4.0 及以上（支持C++17标准）、嵌入式编译器（适配嵌入式架构） - Python版本：Python 3.8 及以上（仅用于调试，无多余依赖） - 依赖工具：CMake 3.16+、Git、Shell环境（Linux）、RT-Thread Studio（嵌入式） ## 三、代码获取与初始化 1. 克隆代码仓库（假设仓库地址）： ```bash git clone https://xxx/Robot_Autopilot_Full_System.git cd Robot_Autopilot_Full_System ``` 2. 执行环境初始化脚本，自动配置C++/Python基础环境、硬件接口、总线配置（支持环境修复）： ```bash chmod +x setup.sh ./setup.sh [机器人类型] # 机器人类型可选：humanoid/quadruped/sweeper/agv_amr/ext（拓展） ``` ## 四、代码使用说明 ## 代码结构 工程采用七级分层架构（通用基础-链路管理-硬件适配-核心控制-作业任务-AI融合-安全兜底），结构清晰、职责精准、解耦彻底，同时保留v0版本可直接编译运行的核心优势，补充v1版本高阶拓展能力，具体结构如下： Robot_Autopilot_Full_System/ ├── README.md # 系统完整使用手册（架构/使用/拓展/排障/量产全维度指南，整合v0基础操作与v1高阶说明） ├── CHANGELOG.md # 版本日志（新增，主/次/补丁版本，迭代/优化/修复/更新记录，追溯版本迭代） ├── LICENSE # 开源许可证（Apache 2.0，工业级合规+开源依赖检查，沿用v0合规基础，补充v1合规细节） ├── CODING_STANDARD.md # 编码规范（新增，C++/Python标准化编码+架构设计原则，规范开发维护） ├── requirements.txt # Python调试/仿真基础依赖（仅基础库：numpy、PyYAML，无多余第三方依赖，生产模式无需安装） ├── CMakeLists.txt # 根目录编译配置（统筹全模块编译，支持机器人类型/作业等级/架构差异化编译，整合v0基础配置与v1高阶编译能力） ├── build.sh # 通用编译脚本（新增，一键/增量/跨架构编译，指定机器人类型/等级，简化编译操作） ├── run.sh # 系统启动脚本（整合v0 run_system.sh，支持指定机型/作业/模式，后台/前台/多机协同运行） ├── setup.sh # 环境初始化脚本（整合v0 env_setup.sh，新增硬件自动识别/环境修复，适配多系统） ├── .gitignore # Git忽略配置（新增，产物/日志/临时文件，工业项目高阶标准，避免冗余提交） ├── config/ # 全局配置目录（动态配置+精准参数+多场景模板+加密校验，整合优化） │ ├── global/ # 全局通用配置（控制/安全/AI/硬件/性能通用参数，全场景复用） │ │ ├── basic/ # 基础通用参数（沿用v0核心参数，保障基础运行） │ │ └── performance/ # 性能配置（新增，按端侧资源动态分配参数，适配不同硬件） │ ├── core_robot/ # 核心机器人配置（四大核心，按机型/精度/模式/故障细分，整合优化） │ │ ├── humanoid/ # 人形机器人（步态/关节/平衡/作业模式/故障/校准参数，细化v0配置） │ │ │ ├── entry/ # 入门级（基础动作，低精度，沿用v0） │ │ │ └── advance/ # 进阶级（复杂动作/负载适应，高精度，沿用v0，补充高阶参数） │ │ ├── quadruped/ # 四足机器人（步态/地形/载荷/作业模式/故障/校准参数，细化v0配置） │ │ │ ├── light/ # 轻型（小载荷，平坦地形，沿用v0） │ │ │ └── heavy/ # 重型（大载荷，复杂地形，沿用v0，补充高阶参数） │ │ ├── sweeper/ # 扫地机器人（路径/清扫/避障/作业模式/故障/校准参数，细化v0配置） │ │ └── agv_amr/ # AGV/AMR机器人（导航/负载/调度/作业模式/故障/校准参数，细化v0配置） │ ├── ext_robot/ # 拓展机器人配置（按工业/消费/嵌入式分级，差异化模板，新增高阶拓展） │ │ ├── industrial/ # 工业级（机械臂/工业巡检，高精度/高稳定性参数） │ │ ├── consumer/ # 消费级（配送/家用巡检，轻量化/低资源参数） │ │ ├── embedded/ # 嵌入式级（微端机器人，极致轻量化参数） │ │ └── compatible/ # 兼容配置（同类型不同硬件型号差异化参数） │ ├── dynamic/ # 动态配置（新增，运行时热更新，无需重启，配套参数校验） │ └── template/ # 通用配置模板（按拓展等级拆分，新增场景快速复用修改，优化v0模板） ├── src/ # 核心源码目录（C++端侧轻量化，七级分层，职责精准，解耦彻底，整合完整代码） │ ├── common/ # 通用基础层（全模块复用，与业务解耦，拓展无感知，整合优化） │ │ ├── util/ # 工具函数（机器人专属+基础工具，坐标/步态/路径/故障码解析，保留v0完整实现） │ │ ├── datatype/ # 通用数据结构（基础+高阶，新增序列化/反序列化接口，保留v0完整定义） │ │ ├── interface/ # 跨模块接口（标准化+版本管理，向前兼容，避免冲突，优化v0接口） │ │ ├── os/ # 系统适配（Linux/RT-Thread/FreeRTOS，资源监控/服务化运行，新增多系统适配） │ │ └── adapter/ # 协议适配（新增，ROS/ROS2/MQTT/Modbus/Profinet，跨平台协议解耦） │ ├── link/ # 链路管理层（新增，硬件/控制层桥梁，链路调度/数据转发/通信容错） │ ├── hardware/ # 硬件适配层（软硬深度解耦，专属硬件适配+高速总线+主动监控，整合优化） │ │ ├── driver/ # 外设驱动（核心专属+工业通用，支持热插拔，响应/精度优化，保留v0核心驱动） │ │ ├── bus/ # 总线适配（CAN/EtherCAT/CAN FD/EtherNet/IP，容错+高带宽，拓展v0总线能力） │ │ └── monitor/ # 硬件监控（实时状态/预故障预警/可视化接口，主动防护，拓展v0监控能力） │ ├── core/ # 核心控制层（重构升级，分层控制，多传感器融合优先级配置，整合优化） │ │ ├── perception/ # 感知模块（多传感器融合，适配各机器人专属感知需求，保留v0核心实现） │ │ ├── localization/ # 定位模块（GPS/IMU/SLAM融合，厘米级定位，动态权重，优化v0定位精度） │ │ ├── mapping/ # 地图模块（轻量化栅格/语义地图，适配路径/调度地图需求，保留v0核心逻辑） │ │ ├── planning/ # 全局规划（新增，抽离路径规划，全局规划+局部轨迹跟踪，补充高阶控制） │ │ └── motion/ # 运动控制（姿态/速度/位置，核心机器人专属运动特性优化，保留v0完整实现） │ ├── task/ # 作业任务层（升级，作业模式+模板库，核心定制+拓展复用，整合优化） │ │ ├── core/ # 核心机器人作业（四大核心，深度定制，按作业模式细分，保留v0完整逻辑） │ │ │ ├── humanoid/ # 人形机器人（巡检/搬运/救援等模式，动作/关节/平衡控制） │ │ │ ├── quadruped/ # 四足机器人（运输/巡检/越障等模式，步态/地形/载荷控制） │ │ │ ├── sweeper/ # 扫地机器人（精扫/快扫/禁区等模式，路径/清扫/避障控制） │ │ │ └── agv_amr/ # AGV/AMR机器人（调度/运输/充电等模式，导航/负载/协同控制） │ │ └── ext/ # 拓展机器人作业（按等级拆分，作业模板库，无侵入式新增） │ ├── ai/ # AI融合层（轻量化升级，多模型并行+梯度降级+高阶能力，整合优化） │ │ ├── common_ai/ # 通用AI逻辑（全AI子模块共用，C++生产，无第三方依赖，保留v0核心） │ │ │ ├── src/ # C++生产代码（数据标准化/AI推理/失效切换/蒸馏模型适配） │ │ │ └── include/ # C++头文件（通用AI接口，全平台统一） │ │ ├── model/ # 模型适配（核心高阶AI+通用模板，端侧量化/剪枝轻量化，拓展v0模型能力） │ │ ├── infer/ # AI推理（多框架适配+多模型并行，推理资源动态分配，优化v0推理效率） │ │ └── fallback/ # AI失效兜底（梯度降级，非简单切换，保留最大作业能力，升级v0兜底策略） │ └── safety/ # 安全兜底层（最高优先级，精细化优化，全链路主动+被动防护，整合优化） │ ├── emergency/ # 紧急处理（多场景策略，硬中断机制，避免二次伤害，细化v0紧急逻辑） │ ├── redundant/ # 冗余防护（多维度冗余，动态无缝切换，无作业中断，拓展v0冗余能力） │ ├── boundary/ # 安全边界（动态电子围栏，分级告警，按场景实时调整，升级v0边界控制） │ └── fault/ # 故障处理（故障自愈/预警/追溯，标准化故障码，降级运行，拓展v0故障处理） ├── script/ # 工具脚本目录（全生命周期高阶升级，开发/调试/测试/量产/运维，整合优化） │ ├── build/ # 编译辅助（版本检查/增量编译/跨架构/编译参数配置，拓展v0编译工具） │ ├── deploy/ # 量产部署（批量远程烧录/加密/升级/回滚，license授权管理，拓展v0部署能力） │ ├── debug/ # 开发调试（远程校准/参数调优/专属可视化面板，故障排查，优化v0调试工具） │ ├── test/ # 测试执行（单元/集成/场景/混沌/压测，一键执行，全量用例，拓展v0测试能力） │ ├── sim/ # 端侧仿真（多机协同+物理引擎融合，仿真/真机参数一键同步，拓展v0仿真工具） │ ├── log/ # 日志运维（分级分模块采集/远程上传/全链路追踪，故障快速定位，优化v0日志工具） │ ├── calib/ # 硬件校准（新增，自动化校准工具，批量导入/导出，提升精度效率） │ └── ci/ # 持续集成（新增，对接CI/CD工具，自动编译/测试/打包，实现工程化落地） ├── debug/ # 调试代码目录（Python，与生产代码解耦，端侧可删除，沿用v0结构，补充高阶调试） │ ├── core_control/ # 核心控制调试（姿态/运动/规划参数可视化调优，远程调试） │ ├── core_task/ # 核心作业调试（各作业模式专属逻辑验证，实时状态监控） │ └── ext_task/ # 拓展场景调试（按等级拆分通用模板，新增场景快速适配） ├── test/ # 测试用例目录（核心全覆盖+拓展分级，高阶测试，鲁棒性验证，整合优化） │ ├── unit/ # 单元测试（按src模块拆分，核心专属+通用函数全覆盖，沿用v0） │ ├── integration/ # 集成测试（层间/模块间联动，核心作业全流程验证，沿用v0） │ ├── core_scene/ # 核心场景测试（复杂动作/地形/户型/调度，多机协同场景，拓展v0） │ ├── ext_scene/ # 拓展场景测试（按工业/消费/嵌入式分级，通用测试模板，新增） │ ├── chaos/ # 混沌测试（新增，硬件/通信/AI失效，验证系统鲁棒性） │ ├── pressure/ # 压力测试（新增，高负载/高频率作业，验证性能稳定性） │ └── benchmark/ # 性能基准测试（多量化指标，可视化报告，端侧资源适配验证，优化v0） ├── output/ # 编译/运行产物目录（自动生成，三级拆分，版本/设备标识，整合优化） │ ├── bin/ # 可执行文件（按核心/拓展/工业/消费/嵌入式/架构三级拆分，优化v0拆分逻辑） │ ├── lib/ # 静态/动态库（核心能力+拓展能力封装，版本管理+依赖说明，拓展v0） │ └── log/ # 运行日志（按机型/时间/等级拆分，自动清理/归档，全链路追踪，优化v0） └── demo/ # 示例工程（核心全模式+拓展多场景，多机协同，快速上手，整合优化） ├── core_humanoid/ # 人形机器人示例（多作业模式，配置+启动+控制示例，沿用v0，补充高阶模式） ├── core_quadruped/ # 四足机器人示例（多作业模式，配置+启动+控制示例，沿用v0，补充高阶模式） ├── core_sweeper/ # 扫地机器人示例（多作业模式，配置+启动+控制示例，沿用v0，补充高阶模式） ├── core_agv_amr/ # AGV/AMR示例（多作业模式，配置+启动+调度示例，沿用v0，补充高阶模式） ├── core_cooperate/ # 核心多机协同示例（新增，人形+四足/AGV+配送协同作业） └── ext_robot/ # 拓展机器人示例（多场景，机械臂/配送/巡检/水下，全流程示例，新增） ### 4.1 核心脚本功能说明（整合优化，新增高阶脚本） |脚本文件|功能描述|使用方式| |---|---|---| |run.sh|系统启动主脚本，支持指定机器人类型、作业等级、运行模式，支持后台/前台/多机协同运行|./run.sh [机器人类型] [作业等级] [模式]| |setup.sh|系统环境初始化脚本，适配多系统、多机器人，支持硬件自动识别、环境修复|./setup.sh [机器人类型]| |build.sh|通用编译脚本，支持一键/增量/跨架构编译，指定机器人类型、作业等级|./build.sh [机器人类型] [作业等级] [架构]| |requirements.txt|Python依赖清单，仅含基础库，用于调试代码运行|pip install -r requirements.txt| ### 4.2 运行模式说明（保留基础，新增高阶模式） • 生产模式（prod）：仅启动C++生产代码，剔除调试模块，用于量产部署，后台运行，支持批量部署 • 调试模式（debug）：启动C++生产代码+Python调试代码，开启日志采集，支持远程调试，用于开发调试 • AI模式（ai）：启用AI数据预处理模块，适配高级作业等级，支持AI多模型并行，支持梯度降级策略 • 协同模式（cooperate）：新增，启动多机协同能力，支持多机器人协同作业 ### 4.3 一键启动示例（覆盖基础与高阶场景） 1. 扫地机器人，基础级作业，生产模式： ```bash ./run.sh sweeper basic prod ``` 2. 人形机器人进阶版，高级作业，调试模式： ```bash ./run.sh humanoid advance debug ``` 3. AGV/AMR机器人，进阶级作业，AI模式： ```bash ./run.sh agv_amr advance ai ``` 4. 人形+AGV协同作业，高级作业，协同模式： ```bash ./run.sh cooperate high cooperate ``` ## 五、部署步骤（整合基础部署与高阶量产部署） ### 5.1 开发/测试环境部署 1. 初始化环境：./setup.sh [机器人类型] 2. 安装Python调试依赖（可选）：pip install -r requirements.txt 3. 编译代码（可选，run.sh可自动编译）：./build.sh [机器人类型] [作业等级] [架构] 4. 启动调试模式：./run.sh [机器人类型] [作业等级] debug ### 5.2 量产环境部署 1. 初始化环境：./setup.sh [机器人类型] 2. 执行批量量产部署脚本：./script/deploy/prod_deploy.sh [机器人类型] [作业等级] [批量数量] 3. 启动生产模式：./run.sh [机器人类型] [作业等级] prod 4. 版本回滚（异常处理）：./script/deploy/rollback.sh [机器人类型] [目标版本] ### 5.3 嵌入式环境部署 1. 初始化嵌入式环境：./setup.sh [机器人类型] --embedded 2. 编译嵌入式版本：./build.sh [机器人类型] basic embedded 3. 烧录部署：./script/deploy/embedded_deploy.sh [设备地址] [编译产物路径] ## 六、常见问题排查（补充高阶问题，完善排查逻辑） 1. 环境初始化失败：检查机器人类型参数/操作系统版本；嵌入式环境需检查编译器配置；执行./setup.sh [机器人类型] --repair修复环境。 2. 代码启动失败：检查硬件配置是否满足对应机器人要求，查看日志 /var/log/robot_autopilot.log；协同模式需检查多机通信配置。 3. 传感器数据无效：检查传感器连接，执行传感器校准脚本 ./script/calib/sensor_calib.sh [机器人类型]；批量校准可执行./script/calib/batch_calib.sh。 4. Python调试脚本无法运行：确认已安装requirements.txt中的依赖，Python版本≥3.8；远程调试需检查网络连接。 5. AI模型加载失败：检查蒸馏模型路径配置，执行 ./script/ai_distill_tools/distill_verify.py 校验精度；多模型并行需检查端侧算力配置。 6. 多机协同失败：检查协同调度参数配置，确认链路通信正常，查看链路日志 ./output/log/link.log。 ## 七、场景拓展规范（分级标准化，低耦合/高复用） 详见本工程「四、场景拓展规范」章节，涵盖L1-L4分级标准、标准化接入流程、协同作业规范。 ## 八、联系方式与许可证 • 许可证：Apache 2.0（详见LICENSE文件） • 问题反馈：xxx（假设反馈渠道） • 版本迭代：详见CHANGELOG.md • 编码规范：详见CODING_STANDARD.md