从智能小车走向家庭机器人

PiCarHome 是前期小车技术路线的系统化升级：不只验证“能动起来”，而是把底盘、感知、定位、规划、导航、交互与家庭看护应用组织成一台可长期迭代的机器人平台。

它适合承载本科课程、研究生课题、具身智能原型、家庭看护应用和机器人系统工程实践。

面向真实室内环境的可运行原型

1. 移动底盘：ESP32-S3 + 驱动板实现差速控制、编码器读取、PID 调速与串口协议。
2. 定位建图：N10 雷达、IMU 和轮速里程计完成 2D SLAM 与融合定位。
3. 自主导航：集成 Nav2，实现目标点规划、避障、速度平滑和点击导航。
4. 远程操作：Web 页面展示地图、雷达、小车状态，并支持遥控和导航。
5. 多车部署：主机名与 ROS_DOMAIN_ID 区分多台设备，适合教学分组。
6. 智能扩展：预留语音、视觉、VLM、看护和陪伴应用接口。

ROS2 Jazzy 打通传感、定位、导航与 Web

主线代码结构

4-PiCarHome04/PiCar_home/
├── config/              # 每台车独立 hardware.yaml
├── ros2_ws/src/         # serial bridge / lidar / imu 等 ROS2 包
├── projects/phase5/     # ESP32 当前固件
├── projects/phase13/    # 当前全系统集成版本
└── doc/                 # WiFi、启动、克隆、交付文档

当前运行主版本集中在 Phase 13：启动脚本、Nav2 参数、Web 服务和多模块联动均以此为基线。

从点击目标点到自动规划与避障

PiCarHome 已完成 Nav2 全栈集成，包括 global planner、local costmap、DWB controller、behavior server、velocity smoother 和 twist_mux。

真实室内场景调参

• 增大 local costmap 膨胀半径，使小车与桌腿、柜壁保持更大距离。
• 调整 DWB 障碍物评分、角速度和角加速度，减少转弯扫尾碰撞。
• 弱化 PathAlign / GoalAlign，抑制拐弯时“多转”。
• 通过 velocity smoother 降低突然加减速，提高运动稳定性。

浏览器就是调试台

PiCarHome 内置 Web 控制台，学生或用户只需浏览器访问 http://<Pi的IP>:8095 即可操作小车。

• SLAM 地图：显示实时地图、小车位置、路径和目标点。
• 雷达扫描：以俯视方式观察 N10 雷达点云。
• 控制面板：方向键遥控、速度调节、停止、建图与导航控制。
• 状态流：WebSocket 实时同步传感器和导航状态。

多车部署机制

每台车维护独立 hardware.yaml，主线代码统一迭代，再同步到具体设备。

从移动平台到家庭服务机器人

• 语音指令可以进一步联动导航：“去客厅”“到桌子旁边”“回充电点”。
• 家庭看护可叠加日程、健康档案、用药提醒和紧急呼叫。
• 具身智能实验可在真实底盘上验证多模态感知与任务 Agent。

教学、科研与家庭服务共用一个平台

• 家庭陪伴机器人：结合实时语音，为儿童提供问答、讲故事、英语练习和机械电子启蒙。
• 独居老人看护助手：结合摄像头、语音和日程信息，提供巡逻、提醒、远程查看和异常报警。
• 室内导航教学平台：讲解 ROS2、TF、SLAM、Nav2、EKF、传感器融合和路径规划。
• 具身智能实验平台：承载 VLM、Agent、语音控制、视觉导航、强化学习等研究型任务。
• 系统工程案例：展示从供电、串口、驱动、传感器、算法到交互界面的完整实践。