标学习目标
- 核对 JetAcker、Jetson Nano、雷达、深度相机、手柄与充电器数量
- 按编号建立设备台账
- 完成锂电池和实训场地安全检查
第1周 · 机动教学 · 4课时
机动教学周（教学准备）
完成 JetAcker 设备、场地、电池和资料的首次清点，为后续 ROS1 实训建立可追溯的设备台账。
本周属于机动安排，操作项目以教师准备、设备维护或复习为主。
识知识讲解
1. 为什么要建立设备台账
机器人实训涉及主控、传感器、电池和多条线缆。给整车和附件统一编号，可以把故障现象、借用记录与具体设备对应起来。
- 整车、主控 SD 卡、手柄和充电器分别编号
- 记录外观、电量、缺件和异常
- 发现鼓包、破损或裸露导线时立即隔离
一句话理解：设备台账就像每辆车的病历。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：同一型号的车也可能有不同的电池、SD 卡和故障历史；编号把现象与实物绑定。
对照 JetAcker 看：拿一条异常线缆，能从编号追溯到所在车辆和发现日期。
别弄混：只写‘坏了’不够，应写清位置、现象和是否已停用。
操实操：综合训练
安全要求
- 不开机、不充电、不拆电池
- 鼓包或破损电池立即隔离
- 机器人不得放在高台边缘
划分安全区域
将充电区、装配区、运行区分开。运行区地面保持平整，远离台阶和人员通道。
检查点：三个区域标识清楚
清点标准套件
按手册清单逐项查找整车、12.6V 2A 充电器、读卡器、无线手柄、接收器、螺丝刀和用户手册。
检查点：数量与状态已登记
检查电池与线缆
确认电池外壳无鼓包、无破损，红黑对接线未反接，充电器与主控 DC 接口能够明显区分。
检查点：异常件已贴停用标签
建立编号
给整车、手柄、SD 卡和充电器建立同组编号，例如 A01-CAR、A01-PAD、A01-SD。
检查点：编号可追溯
保存清点结果
由教师复核工单，并将缺件和维修项汇总到设备维护记录。
检查点：复核人签字
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 设备总数与完好数量 | ||
| 2 | 缺失附件及对应设备编号 | ||
| 3 | 电池外观与电压状态 | ||
| 4 | 场地风险与处理结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 清点完整 | 按清单逐项核对，无漏项 | |||
| 安全检查 | 能识别电池、线缆和场地风险 | |||
| 编号规范 | 编号唯一且可追溯 | |||
| 记录质量 | 异常描述具体，复核信息完整 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第2周 · 机动教学 · 4课时
机动教学周（软件与资料准备）
完成 WonderAi、NoMachine、MobaXterm、DiskGenius 和 Win32DiskImager 的资料定位与安装准备。
本周属于机动安排，操作项目以教师准备、设备维护或复习为主。
标学习目标
- 确认教学电脑能够访问课程资料
- 安装或准备远程连接工具
- 为每组建立 ROS1 实训文件夹
识知识讲解
1. 远程桌面与 SSH 的区别
NoMachine 显示机器人的完整图形桌面，适合操作 RViz 和配置工具。MobaXterm 通过 SSH 操作命令行，连接更轻量，也便于查看文件和执行命令。
- NoMachine 用于图形界面
- MobaXterm 用于命令行与文件传输
- 两种工具都需要正确的 IP、用户名和密码
一句话理解：远程桌面像隔着屏幕操作另一台电脑；SSH 像给那台电脑发送文字指令。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：NoMachine 传画面与键鼠操作，SSH 传命令和文字结果；两者都先要有可达的网络地址。
对照 JetAcker 看：分别打开 Jetson 桌面和终端，比较画面流畅度与文字响应。
别弄混：关掉远程窗口只是断开连接，并不是关闭机器人。
操实操：综合训练
安全要求
- 不从未知网站下载工具
- 镜像工具只在教师指导下使用
- 账号密码只用于实训设备
建立资料目录
按班级、组号建立文件夹，包含手册、工单、地图备份和实验截图子目录。
检查点：路径不使用特殊字符
核对安装包
确认 WonderAi、NoMachine、MobaXterm、DiskGenius 和 Win32DiskImager 安装包可用。
检查点：文件名与版本已记录
安装远程工具
按安装向导完成 NoMachine 和 MobaXterm 安装，不修改与课程无关的系统选项。
检查点：软件可正常启动
准备手机
开启 Wi-Fi、定位与相机权限，安装 WonderAi。
检查点：APP 能进入设备列表页
建立截图规范
截图文件按“周次_组号_步骤_结果”命名，便于教师定位问题。
检查点：示例文件名已验证
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 电脑编号与系统版本 | ||
| 2 | 已安装软件及版本 | ||
| 3 | 手机系统与 APP 状态 | ||
| 4 | 资料目录路径 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 软件准备 | 所需软件能够启动 | |||
| 目录规范 | 资料与截图目录清晰 | |||
| 账号安全 | 不外泄、不复用个人密码 | |||
| 协作分工 | 组员职责明确 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第3周 · 课程导入 · 4课时
JetAcker 认知与实训安全
认识 JetAcker 的阿克曼底盘、Jetson Nano 主控、STM32 底层控制器和主要传感器，建立整机分层理解。
标学习目标
- 说出 JetAcker 主要部件和用途
- 用通俗语言解释 ROS 主控与 STM32 的分工
- 完成开机前安全检查
识知识讲解
1. 阿克曼转向
JetAcker 像汽车一样通过前轮转角改变行驶方向。转弯时内侧轮和外侧轮走过的圆弧半径不同，因此前轮需要形成不同角度，才能减少轮胎侧滑。
- 前轮负责转向，驱动轮提供前进动力
- 适合学习车辆运动与路径跟踪
- 不能像麦克纳姆轮那样横向平移
一句话理解：汽车拐弯时，内侧轮走小圈，外侧轮走大圈。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：前轮若转同样的角度，就难以同时沿各自圆弧滚动；阿克曼机构让内侧前轮通常转得更大，以减小侧滑。
对照 JetAcker 看：低速左转时观察两前轮的朝向，再在地面比较内外轮轨迹。
别弄混：阿克曼转向不是原地旋转，也不能侧向平移。
2. 上位机与下位机
Jetson Nano 相当于负责思考和规划的上位机，运行 Ubuntu 与 ROS1。STM32 相当于负责快速执行的下位机，读取编码器和 IMU，并控制电机、舵机和灯光。两者通过 USB 串口交换命令与状态。
- Jetson Nano 运行建图、导航和视觉算法
- STM32 执行速度闭环和传感器采集
- 串口把目标速度和反馈数据连接起来
一句话理解：Jetson Nano 像负责规划的‘大脑’，STM32 像负责快速动作的‘手脚控制员’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：ROS1 程序处理雷达、建图和导航；STM32 按较快节奏读取编码器并驱动电机、舵机。串口把目标和反馈连成回路。
对照 JetAcker 看：口述‘设定目标速度→串口→STM32→电机转动→编码器反馈’。
别弄混：上位机并非直接给电机供电；下位机也不负责整张地图的规划。
3. ROS1 基本概念
ROS1 不是普通操作系统，而是一套机器人软件通信框架。不同程序以节点运行，通过话题传递数据，由 ROS Master 帮助节点找到彼此。
- 节点像不同岗位的程序
- 话题像持续广播的数据频道
- 消息是频道中传输的数据格式
一句话理解：节点像各司其职的岗位，话题像广播频道，消息像频道里约定格式的报文。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：例如雷达节点发布扫描消息，建图节点订阅扫描；ROS Master 帮双方发现彼此，实际数据由通信双方传递。
对照 JetAcker 看：在实车上指出雷达、建图、导航分别可能由哪些程序负责。
别弄混：ROS1 是机器人软件框架，不等于 Ubuntu；Master 不是所有传感器数据的中转站。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
ROS1 架构
古月·ROS入门21讲：核心概念（第7集）
观看重点：只选看核心概念一集，重点理解节点、话题、消息和 Master 的分工。
建议时机：学完“ROS1 是什么”后观看。
节点与 Master
中科院软件所 ROS1：Master 和 Node（第10集）
观看重点：理解 Master 帮节点发现彼此，节点才是实际执行任务的程序。
建议时机：第3周 ROS1 基本概念后选看约8分钟。
话题与消息
中科院软件所 ROS1：Topic 和 Msg（第12集）
观看重点：区分发布者、订阅者、话题名和消息格式。
建议时机：能说出雷达数据从哪里来到哪里去之后观看。
阿克曼转向
转弯没那么简单：阿克曼角原理
观看重点：观察内外前轮为什么需要不同转角，以及它怎样减少轮胎侧滑。
建议时机：整车部件辨识后观看。
操实操：设备认识与安全检查
安全要求
- 搬运时双手托住底盘，不提相机或雷达
- 未完成接线核对前不得开机
- 运行区内只保留一名操作员和一名安全员
确认设备编号
核对整车、Jetson Nano、SD 卡、手柄和充电器编号。
检查点：编号一致
从外到内辨识
依次指出底盘、转向机构、深度相机、激光雷达、触摸屏和主控板。
检查点：能说出每个部件的作用
辨识控制链
按“APP或手柄输入—Jetson Nano/STM32处理—电机与舵机动作—传感器反馈”口述信号流。
检查点：控制链无遗漏
检查运行场地
清除线缆、液体和低矮透明障碍物，在地面标出 2 m × 2 m 安全区。
检查点：场地平整、边界明确
完成开机前检查
确认电压不低于 10V、线缆牢固、A1 雷达开关处于 ON、机器人不在高台边缘。
检查点：教师复核后方可通电
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 主要部件名称及作用 | ||
| 2 | 上位机与下位机分工 | ||
| 3 | 开机前风险点 | ||
| 4 | 小组岗位分工 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 部件辨识 | 能够准确指出主要部件 | |||
| 概念理解 | 能解释 ROS 主控与 STM32 分工 | |||
| 安全规范 | 开机前检查无漏项 | |||
| 表达协作 | 控制链描述清楚，分工合理 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第4周 · 装配准备 · 4课时
Jetson Nano 与传感器装配
按照手册完成深度相机、Jetson Nano 主控转接板和触摸屏的结构装配，并检查紧固与走线。
标学习目标
- 识读螺丝和铜柱规格
- 按顺序完成 Jetson Nano 主控装配
- 正确连接触摸屏 HDMI 与 CTOUCH
识知识讲解
1. 铜柱固定作用
铜柱把主控板抬离金属底板，既提供机械支撑，也避免焊点与底板接触短路。长度和螺纹规格不匹配会造成板卡受力或接口错位。
- 先手拧定位，再对角轻拧
- 不得用长螺丝顶到电路板
- 板卡保持平整，不应弯曲
一句话理解：铜柱类似桌腿，把电路板稳稳架在底板上。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：抬高板卡能避免焊点碰到金属底板造成短路，还能保持接口位置和受力均匀。
对照 JetAcker 看：断电后从侧面看板卡是否平整、铜柱是否等高。
别弄混：拧得越紧并非越安全，过度受力可能使板卡弯曲。
2. HDMI 与 CTOUCH
HDMI 负责传输画面，CTOUCH 为触摸功能供电和传输触摸数据。只接 HDMI 会有画面但无法触摸。
- HDMI 连接显示接口
- CTOUCH 连接屏幕供电/触控接口
- 插拔前先断电
一句话理解：HDMI 是送画面的线，CTOUCH 是把触摸动作送回主控的线。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：画面和触摸是两条不同的数据路径，所以只接显示线时可能‘看得到、点不动’。
对照 JetAcker 看：装配完成后分别检查显示画面和点击响应。
别弄混：触摸失效不一定是屏幕坏，先断电检查 CTOUCH 连接。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：主控与传感器装配
安全要求
- 全程断电操作
- 不得带电插拔 HDMI、USB 或主控供电
- 螺丝只需稳固，不得过度拧紧导致板卡变形
核对工具与紧固件
准备十字螺丝刀、M2.5×6 螺丝、M2.5×8+6 单通铜柱、M2.5×12 双通铜柱和 M4×6 螺丝。
检查点：规格与数量已核对
安装深度相机
将深度相机与连接件孔位对齐，镜头方向按手册示意摆正，用 M3×6 沉头螺丝固定。
检查点：镜头方向正确、无松动
固定 Jetson Nano
用 4 颗单通铜柱与 4 颗双通铜柱固定主控板，再用 M2.5×6 螺丝固定天线与扩展板。
检查点：主控板平整
安装主控转接板
拆下 4 颗 M4×6 螺丝，先将主控转接板固定到主控器，再把转接板与底盘尼龙柱固定。
检查点：接口朝向与手册一致
安装触摸屏
用 M4×6 螺丝将屏幕固定在支架上。连接 HDMI，再连接 CTOUCH。
检查点：屏幕可稳固转动，无拉扯
执行机械复检
按对角顺序检查螺丝；轻晃整车确认无异响；用扎带整理线缆并保留转向活动余量。
检查点：线缆不碰轮胎与舵机
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 紧固件规格与数量 | ||
| 2 | 深度相机方向 | ||
| 3 | 主控板平整度 | ||
| 4 | HDMI 与 CTOUCH 连接结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 工具使用 | 规格选择正确，操作规范 | |||
| 装配顺序 | 按手册步骤完成 | |||
| 紧固质量 | 无松动、无板卡变形 | |||
| 走线质量 | 线缆不干涉转向与车轮 | |||
| 安全规范 | 全程断电装配 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第5周 · 装配与验证 · 4课时
接线 充电与首次开机
完成 Jetson Nano 版本接线、锂电池规范充电和首次开机状态检查，形成故障排查顺序。
标学习目标
- 根据端口图完成 Jetson Nano 接线
- 规范完成锂电池充电
- 识别 LED、蜂鸣器、雷达和热点的正常状态
识知识讲解
1. 充电接口与安全
充电器用于给底盘锂电池充电，接口外形可能相似，但电气用途不同。误插 Jetson Nano 主控 DC 口可能导致主板损坏。
- 充电前关闭机器人开关
- 红黑对接线必须红对红、黑对黑
- 充满后及时拔下充电器
一句话理解：外形相似的插头就像两把形状相近的钥匙，不能只看能否插入。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：底盘充电口接电池充电回路；主控 DC 口服务主控供电，电压与用途必须按手册匹配。
对照 JetAcker 看：不通电时指认两处接口，再复述‘关机→核对极性→接底盘充电口’。
别弄混：禁止用‘试插一下’判断接口；误接有损坏主控和电池的风险。
2. AP 直连模式
机器人启动后会建立以 HW 开头的无线热点。手机或电脑直接连接该热点，不需要路由器，适合首次配置。默认热点密码为 hiwonder。
- LED1 蓝灯闪烁表示网络配置服务工作
- 蜂鸣器短鸣表示启动完成
- 默认直连地址为 192.168.149.1
一句话理解：AP 模式像机器人自己开一个小型 Wi-Fi 热点。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：手机连上 HW 热点后，双方在同一网络内通信；此时通常不依赖教室路由器。
对照 JetAcker 看：查看手机当前 Wi-Fi 名称，再核对机器人直连地址。
别弄混：连上热点却显示‘无互联网’不等于无法访问机器人。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：接线、充电与开机
安全要求
- 只使用套件专用充电器
- 禁止边充电边使用
- 充电和开机时机器人放在平整地面并架空驱动轮或留出安全区
核对 Jetson Nano 接线图
逐项确认主控供电、显示屏 HDMI、USB 集线器、屏幕供电、深度相机、雷达、STM32 通信和集线器供电。
检查点：每条线贴标签
检查电池状态
确认电池无鼓包、破损和异味。电压低于 10V 或蜂鸣器滴滴报警时先充电。
检查点：检查结果已记录
连接电池对接线
机器人开关保持弹出，红线对红线、黑线对黑线连接底盘电池对接线。
检查点：极性正确
执行充电
将专用充电器插入底盘充电口，再接通排插。红灯表示充电，转绿后及时断开。
检查点：充电器未接主控 DC 口
首次开机
把机器人放在平整地面，A1 雷达开关拨到 ON，按下机身开关后与车辆保持距离。
检查点：LED1 开始闪烁
等待系统就绪
观察蓝色 LED 闪烁，等待蜂鸣器短鸣和桌面出现。不要在启动过程中反复断电。
检查点：启动时长已记录
检查模块状态
确认雷达旋转、屏幕可触控、HW 热点可见，并用检查表记录异常。
检查点：四项状态均有结论
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 端口与线缆核对 | ||
| 2 | 充电开始和完成状态 | ||
| 3 | 启动时间与蜂鸣器现象 | ||
| 4 | LED 雷达 屏幕 热点状态 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 接线正确 | 端口与线缆一一对应 | |||
| 充电规范 | 顺序和极性正确 | |||
| 开机检查 | 能判断正常启动状态 | |||
| 故障排查 | 按电源 网络 存储顺序检查 | |||
| 安全规范 | 无带电插拔和误插 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第6周 · APP 与网络 · 4课时
WonderAi 安装与机器人连接
通过 WonderAi 连接 JetAcker 的 AP 热点，完成设备发现、网络配置和 IP 地址读取。
标学习目标
- 完成 WonderAi 权限与网络准备
- 连接 HW 热点并添加 JetAcker
- 读取机器人 IP 与设备 ID
识知识讲解
1. AP 与 STA 模式
AP 模式下机器人自己创建热点，手机直接连机器人。STA 模式下机器人和手机都连接同一个路由器。AP 更适合首次配置，STA 更适合同一局域网内远程开发。
- AP 默认地址 192.168.149.1
- STA 地址由路由器分配
- 切换网络会导致远程连接暂时断开
一句话理解：AP 是机器人‘开店等顾客’，STA 是机器人‘到路由器报到’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：AP 下手机直连车；STA 下车与电脑都加入指定路由器，路由器再分配局域网地址。切换模式时旧连接会断开。
对照 JetAcker 看：对照 APP 显示，记录切换前后的 Wi-Fi 名称与 IP。
别弄混：STA 模式下不应继续使用 AP 的 192.168.149.1。
2. IP 地址
IP 地址是设备在网络中的位置编号。远程工具只有连接到同一网络，并使用机器人当前 IP，才能找到 JetAcker。
- IP 会因网络模式变化
- 长按 APP 中的设备图标可查看 IP
- 不要把示例 IP 当成每台设备固定地址
一句话理解：IP 地址像网络里的门牌号，地址变了就要重新找门。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：远程软件根据当前 IP 寻找机器人；设备编号是身份，IP 是此刻的网络位置，两者不是同一回事。
对照 JetAcker 看：在 APP 记录 IP，再用同一地址登录远程桌面或 SSH。
别弄混：示例 IP 不是每台车永久固定的地址。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：WonderAi 连接
安全要求
- 车辆保持在支架或空旷地面，连接阶段不触发运动
- 只连接教师指定 Wi-Fi
- 不在截图中公开个人网络密码
准备手机
开启 Wi-Fi、GPS 定位和相机权限，启动 WonderAi。
检查点：权限均允许
启动机器人
等待蜂鸣器短鸣和 HW 热点出现。
检查点：启动完成
连接 HW 热点
在手机 Wi-Fi 页面选择以 HW 开头的热点，输入密码 hiwonder。
检查点：手机显示已连接
选择 JetAcker
在 APP 的机器人列表中选择 JetAcker，点击加号添加设备。
检查点：型号选择正确
等待发现设备
APP 搜索到机器人后进入设备页。如未发现，检查手机是否仍连接 HW 热点。
检查点：设备图标出现
读取设备信息
长按机器人图标，记录 IP 地址与设备 ID。
检查点：信息与组号绑定
可选配置 STA
在教师指定路由器下输入 Wi-Fi 名称和密码，让机器人加入局域网；切换后重新读取 IP。
检查点：新 IP 已记录
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 热点名称 | ||
| 2 | 设备 ID | ||
| 3 | AP 模式 IP | ||
| 4 | STA 模式 IP | ||
| 5 | 连接失败现象与处理 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 权限设置 | Wi-Fi 定位等权限正确 | |||
| 设备连接 | 可稳定发现 JetAcker | |||
| 网络理解 | 能区分 AP 与 STA | |||
| 信息记录 | IP 与设备 ID 准确 | |||
| 安全规范 | 未误触运动功能 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第7周 · 机动教学 · 4课时
机动教学周（国庆假期顺延）
本周为国庆假期。课前完成设备断电、线缆整理和电池存放检查，不安排学生操作。
本周属于机动安排，操作项目以教师准备、设备维护或复习为主。
标学习目标
- 确认设备断电
- 完成电池与附件存放
- 记录假期后需复检项目
识知识讲解
1. 长时间存放
手册要求长时间不使用时先将电池充满，再断开电池对接线与电源线，并存放在阴凉干燥处。
- 远离高温和液体
- 不得挤压、敲击或踩踏
- 假期后先检查再通电
一句话理解：长时间存放像给车辆放长假，重点是断开电源和防潮防热。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：电池、接头和环境都影响下次能否安全开机；应以本机手册和教师规定的存放方式为准。
对照 JetAcker 看：检查开关、充电器、电池对接线及存放位置。
别弄混：不能把充电器长期插着当作‘保养’。
操实操：综合训练
安全要求
- 不把电池留在充电状态
- 不把设备放在潮湿或高温区域
- 异常电池单独隔离
关闭设备
确认机器人和充电器均断电。
检查点：开关弹出
整理附件
手柄、接收器、读卡器和螺丝刀按设备编号归位。
检查点：附件齐全
断开电池
按手册要求断开电池对接线与电源线。
检查点：端子绝缘
记录复检项
列出假期后需要检查的电池、电压、SD 卡与线缆。
检查点：责任人明确
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 设备断电状态 | ||
| 2 | 电池存放位置 | ||
| 3 | 附件归位情况 | ||
| 4 | 假期后复检项目 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 断电确认 | 设备与充电器均已断电 | |||
| 附件归位 | 编号一致且数量完整 | |||
| 存放规范 | 环境干燥、远离热源 | |||
| 记录完整 | 复检项和责任人明确 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第8周 · APP 与感知 · 4课时
APP 遥控与 AI 功能体验
在安全区域内体验机体遥控、激光雷达、目标追踪、取色巡线和 AR，理解“感知—决策—执行”的基本闭环。
标学习目标
- 安全完成 APP 机体遥控
- 解释视觉追踪和巡线的输入输出
- 记录雷达和相机功能现象
识知识讲解
1. 感知、决策与执行
相机和雷达先观察环境，算法从数据中识别目标或路线，再把运动命令交给底盘。任何一环出错，最终动作都会异常。
- 感知数据要清晰
- 阈值和目标颜色要合适
- 执行前必须确认安全边界
一句话理解：感知是‘看见’，决策是‘决定往哪走’，执行是‘真的转向和驱动’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：相机或雷达产生数据，程序从中提取目标和距离，控制指令再经过主控与底盘执行。反馈让系统下一次继续修正。
对照 JetAcker 看：把 APP 遥控或巡线中的每一步写成‘输入→处理→动作→反馈’。
别弄混：目标识别正确不代表可以安全运动，还要核对距离、边界和停止方式。
2. 目标追踪
APP 先让用户框选目标颜色，算法在后续画面中寻找相近颜色区域，并让云台或车辆调整方向。光照变化会改变颜色，因此需要重新取色或调整阈值。
- 目标要与背景有明显色差
- 避免反光和强逆光
- 追踪前把速度调低
一句话理解：颜色追踪像在人群里持续找同一件颜色的衣服。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：先从画面采样目标颜色，再把相近颜色像素筛出来，估计目标位置并调整方向；光照变化会改变像素值。
对照 JetAcker 看：保持目标不动，先改变光照再观察追踪框是否漂移。
别弄混：本 APP 的取色追踪不应直接等同于卡尔曼滤波；后者是更一般的状态预测方法。
3. 激光雷达
雷达通过发射并接收激光测量周围物体方向和距离，界面中的点代表被测物体。点越连续，轮廓通常越完整。
- 透明和强反光表面可能测量不稳定
- 雷达旋转区域不得遮挡
- 观察点云时车辆先静止
一句话理解：雷达像不断转动的测距尺，给出‘哪个方向、多远有东西’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：课程使用的 RPLIDAR A1 依据激光三角测距：由回光落在接收器上的位置变化推算距离；机芯旋转后形成一圈二维扫描点。ToF 测量光往返时间，是另一种测距方法。
对照 JetAcker 看：把纸箱放到雷达扫描高度，比较显示点与纸箱位置。
别弄混：A1 不是 ToF 雷达；透明、强反光或低于扫描平面的障碍也可能漏检。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：遥控与 AI 体验
安全要求
- 所有运动功能先低速测试
- 安全员手不离停止按钮
- 禁止在桌面、高台或人员密集区域运行
布置试验场
用胶带设置起点、终点和禁止区，安排一名操作员与一名安全员。
检查点：边界清晰
打开机体遥控
进入 APP 的机体遥控，确认相机画面正常，先把速度滑块调到低速。
检查点：画面与云台正常
完成低速动作
依次完成前进、停止、后退、左转和右转，每次动作后回到停止状态。
检查点：无冲出边界
观察激光雷达
打开雷达功能，让车辆静止，放置纸箱并改变距离，记录点云轮廓变化。
检查点：能指出障碍物方向
体验目标追踪
选择红色目标，点击取色并启用追踪，缓慢移动目标，观察框选与云台响应。
检查点：光照条件已记录
体验取色巡线
使用宽度明显的彩色线条，取色后低速启动；安全员随时准备停止。
检查点：记录偏离位置
体验 AR
将识别卡放在相机视野内，保持平整与充足光照，记录叠加模型是否稳定。
检查点：识别距离已记录
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 遥控动作与响应 | ||
| 2 | 雷达障碍物距离现象 | ||
| 3 | 目标追踪光照与稳定性 | ||
| 4 | 巡线偏离位置 | ||
| 5 | AR 最佳识别距离 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 遥控规范 | 低速、逐项、能及时停止 | |||
| 雷达观察 | 能将点云与障碍物对应 | |||
| 视觉设置 | 取色与光照设置合理 | |||
| 现象记录 | 数据和条件完整 | |||
| 团队协作 | 操作员与安全员配合 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第9周 · 远程开发 · 4课时
远程工具与 AP 直连
使用 NoMachine 和 MobaXterm 连接 Jetson Nano，理解图形远程桌面与 SSH 命令行的适用场景。
标学习目标
- 连接机器人 AP 热点
- 用 NoMachine 登录图形桌面
- 用 MobaXterm 建立 SSH 会话
识知识讲解
1. 远程桌面
远程桌面把 Jetson Nano 的桌面画面传到教学电脑，并把键盘鼠标操作传回机器人。它适合使用 RViz、配置工具和桌面图标。
- 网络质量影响画面流畅度
- 机器人仍在本地执行程序
- 断开远程桌面不等于关机
一句话理解：远程桌面是一扇通向 Jetson 图形桌面的窗。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：画面从机器人传到电脑，鼠标键盘操作反向传回；程序仍在机器人上运行。
对照 JetAcker 看：打开 RViz 后断开并重连窗口，比较程序与连接状态。
别弄混：窗口卡顿优先检查网络，不一定是 ROS 程序故障。
2. SSH
SSH 提供加密的命令行连接。MobaXterm 连接后可以执行 Linux 命令、查看目录，并通过左侧文件区传输文件。输入密码时终端不会显示字符，这是正常现象。
- 主机地址填机器人 IP
- Jetson Nano 默认用户名和密码均为 hiwonder
- 第一次连接需要确认主机指纹
一句话理解：SSH 像一条加密的文字专线。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：输入主机 IP、端口、账号后建立会话，命令在 Jetson 上执行，结果以文字返回。
对照 JetAcker 看：登录后先运行 pwd 和 ls，确认看到的是机器人文件而不是教学电脑文件。
别弄混：密码输入不显示字符是正常保护，不要因此反复按回车。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：远程连接
安全要求
- 远程连接期间车辆保持架空或放在安全区
- 不执行来源不明的命令
- 未经教师许可不删除系统文件
确认机器人已启动
等待蜂鸣器短鸣，确认 HW 热点出现。
检查点：机器人处于静止状态
连接 AP 热点
教学电脑连接 HW 开头的热点，密码 hiwonder。暂时关闭会自动切换网络的功能。
检查点：电脑获得同网段地址
建立 NoMachine 连接
在 NoMachine 中添加主机 192.168.149.1，使用 NX 协议和默认端口，创建连接。
检查点：主机条目保存
登录图形桌面
用户名输入 hiwonder，密码输入 hiwonder。首次登录按向导选择显示方式。
检查点：显示 Jetson 桌面
建立 SSH 会话
MobaXterm 新建 Session，选择 SSH，Remote host 填 192.168.149.1，端口 22。
检查点：SSH 会话可打开
完成身份验证
输入用户名 hiwonder，回车后输入密码 hiwonder。密码不显示字符，直接输入并回车。
检查点：出现终端提示符
保存连接记录
记录设备编号、热点名称、IP、连接方式和成功时间。
检查点：记录可复现
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 热点名称和 IP | ||
| 2 | NoMachine 连接结果 | ||
| 3 | SSH 连接结果 | ||
| 4 | 首次连接提示 | ||
| 5 | 故障及排查顺序 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 网络连接 | 电脑与机器人处于同一网络 | |||
| 远程桌面 | 能稳定登录图形界面 | |||
| SSH 会话 | 能正确填写 IP 端口和账号 | |||
| 概念理解 | 能区分 NoMachine 与 SSH | |||
| 操作安全 | 未执行危险命令 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第10周 · 网络配置 · 4课时
局域网连接与固定 IP
把 JetAcker 接入指定局域网，并使用 USB NDIS 固定地址 192.168.55.1 建立备用连接。
标学习目标
- 完成 STA 局域网配置
- 读取并记录动态 IP
- 使用 Micro USB 建立 NDIS 固定 IP 连接
识知识讲解
1. 动态 IP
机器人加入路由器后，路由器通常自动分配 IP。重新连接或重启后地址可能变化，因此每次连接前都应核对 APP 中显示的 IP。
- 示例地址 192.168.11.228 不是固定值
- 电脑和机器人必须在同一局域网
- 网络切换会中断当前远程会话
一句话理解：DHCP 像路由器临时发放门牌号。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：机器人加入 STA 网络时通常获得租用地址；重启或换网络后号码可能变化。
对照 JetAcker 看：切换网络后在 APP 重新读取 IP，并与旧记录比较。
别弄混：‘固定 IP’和‘记住上次动态 IP’不是一回事。
2. USB NDIS
NDIS 把一根 USB 数据线模拟成网络连接。Jetson Nano 使用 Micro USB 与电脑相连后，可通过固定地址 192.168.55.1 访问机器人，适合无线网络不稳定时使用。
- 仅 Jetson 系列支持该教程
- 电脑可能需要更新 NDIS 驱动
- 数据线必须支持数据传输，不只是充电
一句话理解：USB NDIS 像把 USB 数据线临时变成一根网线。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：电脑会出现虚拟网卡，机器人和电脑通过这条有线网络互相访问；本课程使用手册给出的 192.168.55.1。
对照 JetAcker 看：连接数据线后查看 Windows 网络适配器，再用远程工具访问固定地址。
别弄混：只能充电的线不能传数据；NDIS 地址也不能替代所有 Wi-Fi 网络地址。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：局域网与固定 IP
安全要求
- 只使用教师指定的局域网
- 不修改学校路由器设置
- 插拔 Micro USB 前确认接口方向，禁止暴力插入
记录当前 AP 信息
在切换网络前记录设备 ID 与 192.168.149.1 直连地址，确保可以恢复。
检查点：恢复信息完整
配置 STA
通过 WonderAi 选择局域网模式，输入教师指定的 Wi-Fi 名称和密码。
检查点：凭据核对无误
等待网络切换
远程连接断开属正常现象。手机与电脑改连同一局域网。
检查点：三台设备同网
读取新 IP
长按 APP 中的机器人图标，记录路由器分配的 IP。
检查点：IP 与设备编号对应
测试局域网远程连接
在 NoMachine 或 MobaXterm 中把主机地址改为新 IP，重新登录。
检查点：桌面和 SSH 均可用
连接 Micro USB
关闭不必要程序，用支持数据的 Micro USB 连接 Jetson Nano 与电脑。
检查点：设备管理器出现网络设备
确认 NDIS 驱动
在设备管理器网络适配器中找到远程 NDIS 兼容设备；必要时按手册更新驱动。
检查点：驱动无黄色感叹号
测试固定 IP
将远程工具主机地址改为 192.168.55.1，登录并记录延迟感受。
检查点：固定 IP 连接成功
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | AP 地址 | ||
| 2 | STA 地址 | ||
| 3 | 路由器名称 | ||
| 4 | NDIS 驱动状态 | ||
| 5 | 192.168.55.1 测试结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| STA 配置 | 机器人与电脑接入同一网络 | |||
| IP 记录 | 动态 IP 与设备编号对应 | |||
| NDIS 连接 | 固定 IP 可访问 | |||
| 排障能力 | 能区分无线和驱动问题 | |||
| 网络安全 | 未修改无关网络配置 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第11周 · ROS1 入门 · 4课时
ROS1 终端与版本配置
识别 Jetson Nano 的 ROS1 终端，使用只读命令查看工作空间，并按“保存—生效—退出”顺序核对 Tool 配置。
标学习目标
- 辨认 ROS1 终端
- 使用基础 Linux 命令查看 ros_ws
- 核对 JetAcker 机器类型与传感器配置
识知识讲解
1. 环境变量
ROS1 终端在启动时会加载 ROS 工作空间设置，使系统知道到哪里寻找功能包和消息类型。如果打开了错误版本的终端，同一条命令也可能报错。
- Jetson Nano 同时可能有 ROS1 与 ROS2 入口
- 本课程只使用 ROS1 终端
- 先确认环境，再执行命令
一句话理解：环境变量像给终端的一张‘到哪里找 ROS 文件’的路线表。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：打开 ROS1 终端时会加载指定环境，命令才能找到功能包和消息；进入错误终端可能找不到相同资源。
对照 JetAcker 看：在教师指导下比较 ROS1 与 ROS2 终端入口和提示信息。
别弄混：不要为了消除报错盲目修改系统环境文件。
2. 工作空间
ros_ws 是 JetAcker ROS1 功能的工作目录。src 存放源代码，build 存放编译过程文件，devel 存放编译后的环境，logs 存放日志。
- 不要在不理解时删除 build 或 devel
- 功能包主要在 src 中
- command 目录保存常用功能指令
一句话理解：工作空间像一间工坊：src 放原材料，build 放加工中间件，devel 放可运行环境。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：catkin 把 src 中的功能包组织和编译，运行程序需要加载生成的环境。launch 则能按配置一次启动多个节点。
对照 JetAcker 看：进入 ~/ros_ws，逐一指认 src、build、devel 和具体功能包。
别弄混：看到目录不代表可以随意删除 build、devel 或修改 launch。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
launch 启动文件
ROS In 5 Minutes：rosrun 与 roslaunch（第8集）
观看重点：只看约5分钟，理解 launch 为什么能按配置同时启动多个节点。
建议时机：查看 ros_ws 目录后观看；该集为英文视频。
catkin 工作空间
中科院软件所 ROS1：Catkin 工作空间（第6集）
观看重点：对照 src、build、devel 三个目录，理解源文件如何变成可运行环境。
建议时机：第11周查看 ros_ws 后选看约6分钟。
环境变量
什么是环境变量
观看重点：先理解环境变量为什么影响命令查找，再联系 ROS1 终端预加载的环境。
建议时机：第11周区分 ROS1 和 ROS2 终端后观看。
操实操：ROS1 终端配置
安全要求
- 不使用 ROS2 终端执行本课程命令
- 不修改与实物不符的传感器型号
- 未经教师确认不使用 sudo 或删除命令
连接远程桌面
使用 NoMachine 登录 Jetson Nano 图形桌面。
检查点：桌面显示正常
打开 ROS1 终端
点击手册中标注为 ROS1 环境的终端图标，不使用 ROS2 终端。
检查点：终端类型已确认
确认当前位置
输入 pwd 查看当前目录，再输入 ls 查看 home 目录内容。
pwd
ls检查点：输出中包含 ros_ws
查看工作空间
进入 ros_ws，依次查看顶层与 src 目录。只读查看，不删除或移动文件。
cd ~/ros_ws
ls
cd src
ls检查点：记录 build、devel、src 的作用
打开 Tool
回到图形桌面，双击机器人系统配置工具 Tool。
检查点：显示系统和镜像信息
核对硬件选项
确认机器类型为 JetAcker，按实物核对深度相机和雷达型号。不要盲目改动其他项目。
检查点：配置与实物一致
按顺序应用
如教师要求修改，依次点击保存、生效、退出，等待蜂鸣器提示。
检查点：顺序无误
形成配置快照
截图保存工具主界面与 ros_ws 目录，用设备编号命名。
检查点：截图可追溯
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | pwd 输出 | ||
| 2 | ros_ws 顶层目录 | ||
| 3 | src 中功能包 | ||
| 4 | Tool 机器类型 | ||
| 5 | 相机和雷达型号 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 终端识别 | 选择 ROS1 环境 | |||
| 命令规范 | 命令输入正确且只读 | |||
| 目录理解 | 能说明 src build devel | |||
| 配置核对 | Tool 与实物一致 | |||
| 证据保存 | 截图命名规范 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第12周 · 底盘控制 · 4课时
无线手柄与阿克曼运动
完成手柄接收器检查、自动配对和低速操控，观察阿克曼底盘的转向特点。
标学习目标
- 完成手柄配对
- 规范控制前进 后退 左转 右转
- 解释阿克曼车辆不能原地横移的原因
识知识讲解
1. 手柄互串
多台机器人使用相同类型接收器时，控制信号可能被错误设备接收。手册建议多车同场时不要使用手柄，避免误连误控。
- 单车单区测试
- 绿灯常亮表示配对成功
- 30 秒未连接或 5 分钟无操作可能进入睡眠
一句话理解：多辆车若把遥控器认错，就像两辆玩具车共用一个控制频道。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：手柄与接收器的配对决定指令去向；同场多车存在误控风险，必须按手册限制使用。
对照 JetAcker 看：单车区域内观察配对灯，再做最小幅度动作确认控制对象。
别弄混：未确认车辆不动，不能把‘按键无反应’直接判断为电池故障。
2. 阿克曼运动限制
JetAcker 的前轮通过舵机转向，车辆需要向前或向后移动才能形成转弯轨迹。它不能像差速底盘那样原地旋转，也不能横向平移。
- 转弯需要一定半径
- 速度越高越需要更大安全区
- 方向回正后再加速
一句话理解：普通汽车不能像螃蟹那样横着走。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：车轮主要沿自身朝向滚动；前轮转角改变曲率，但车仍需前进或后退才能形成弧线。
对照 JetAcker 看：低速画直线和弯线，比较转向角与弯曲程度。
别弄混：不能下达‘原地转 90°’后期待阿克曼底盘像差速车一样执行。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：手柄与转向控制
安全要求
- 多台机器人不得同时使用手柄
- 先轻推摇杆确认方向
- 车辆异常运动时立即松杆、关闭手柄并按机身开关
检查接收器
开机前确认 USB 手柄接收器已插入 STM32 控制器并插紧。
检查点：接收器无松动
布置路线
在地面摆出直线、缓弯和停车框，清除路线两侧障碍。
检查点：安全员确认
打开手柄
机器人启动完成后将手柄开关推到 ON。
检查点：红绿灯开始闪烁
等待自动配对
等待数秒，绿色 LED 常亮表示配对成功；如睡眠，按 START 唤醒。
检查点：配对状态记录
低速直行
轻推左摇杆向上，车辆低速前进；松开后确认停止，再向下完成后退。
检查点：直线偏差已测量
完成转向
轻推右摇杆向左和向右，观察前轮转角和车辆弧线。
检查点：转弯半径已记录
完成组合路线
以低速完成起步、缓弯、回正和停车，连续两次不碰边界。
检查点：路线通过
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 配对用时与灯状态 | ||
| 2 | 直线行驶偏差 | ||
| 3 | 左转与右转半径 | ||
| 4 | 睡眠与唤醒现象 | ||
| 5 | 异常处理 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 配对操作 | 接收器和灯状态判断正确 | |||
| 低速控制 | 动作平稳且能及时停止 | |||
| 轨迹控制 | 完成直线与缓弯 | |||
| 原理理解 | 能解释阿克曼转向限制 | |||
| 安全协作 | 安全员响应及时 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第13周 · SLAM 建图 · 4课时
ROS1 手动建图
在封闭平整场地中启动 ROS1 SLAM，使用手柄或键盘缓慢覆盖环境并保存地图。
标学习目标
- 完成建图前检查
- 识别地图中的墙体 空白与噪点
- 保存一张闭合且轮廓清晰的地图
识知识讲解
1. SLAM
SLAM 的意思是同时定位与建图。机器人一边用激光雷达观察周围，一边估计自己在地图中的位置。位置估计错了，后续扫描就会错位，地图会出现重影或墙体断裂。
- 慢速匀速有利于匹配扫描
- 尽量让雷达看到稳定墙面
- 急转弯和轮胎打滑会降低地图质量
一句话理解：SLAM 像在陌生房间蒙着地图走路：边猜自己在哪，边把看到的墙画到纸上。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：里程计先预测车辆移动，雷达扫描再与已有墙线匹配以修正位置；地图和位姿相互影响。ROS1 常见的 Gmapping 用多个‘位置假设’粒子结合里程计与激光观测更新地图。
对照 JetAcker 看：慢速绕场一圈，观察轨迹和墙线；若滑轮或急转后出现双墙，讨论是哪一步估计偏了。
别弄混：Gmapping 是经典二维激光 SLAM 方法；不要仅凭课件视频断言当前镜像一定采用该算法。
2. 占据栅格地图
地图把地面划分成小格。深色格表示被障碍物占据，浅色格表示可通行，灰色区域表示尚未观察。导航依赖这张地图判断哪里能走。
- 墙体应连续闭合
- 动态人员会形成噪点
- 保存新图会覆盖最后一次地图
一句话理解：占据栅格图像方格纸，每格记录‘可能有障碍’的程度。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：激光照到的终点增加被占据的证据，射线穿过区域增加空闲证据；未扫描到的区域保持未知。保存地图后导航才有可用的静态环境依据。
对照 JetAcker 看：指出地图中的墙、空白可行区和灰色未知区，并核对真实场地。
别弄混：灰色不等于可通行；一张图看起来完整也不保证定位一定准确。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：手动建图
安全要求
- 障碍物必须高于雷达扫描平面
- 建图区禁止人员随意走动
- 地图异常时先停车，不边移动边排查
搭建封闭场地
使用高度高于雷达水平面的纸箱或挡板围出平整区域，设置一处明显转角。
检查点：边界稳定无透明物
检查显示与手柄
确认触摸屏 HDMI 与 CTOUCH 正常，USB 手柄接收器插紧。
检查点：触控和手柄正常
打开 SLAM
在 Jetson Nano 桌面点击 SLAM 图标，等待多个终端和建图界面启动。
检查点：地图界面出现
确认初始扫描
车辆静止 5 秒，观察激光点是否围绕机器人形成与场地相符的轮廓。
检查点：雷达无明显遮挡
沿边界缓慢行驶
保持低速，先沿外圈行驶，再覆盖中间区域；转弯前减速。
检查点：轨迹覆盖主要区域
检查地图质量
观察墙体是否连续、是否出现双墙和大片噪点。发现错位时停止并回到稳定区域。
检查点：问题已记录
保存地图
移动结束后点击左下角保存按钮，等待保存完成。
检查点：保存时间与文件状态记录
退出功能
点触界面并按关闭按钮，等待终端正常结束后再关闭机器人。
检查点：无强制断电
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 场地尺寸与障碍布局 | ||
| 2 | 雷达初始扫描 | ||
| 3 | 行驶路线与用时 | ||
| 4 | 墙体连续性 | ||
| 5 | 噪点或重影原因 | ||
| 6 | 保存结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 准备检查 | 场地、屏幕和手柄符合要求 | |||
| 行驶规范 | 低速覆盖，转向平稳 | |||
| 地图质量 | 墙体连续且噪点少 | |||
| 问题分析 | 能解释重影或空洞 | |||
| 保存退出 | 地图已保存并正常退出 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第14周 · 自主探索 · 4课时
Jetson Nano 自主建图
在教师设置的封闭区域内启动 Jetson Nano 专用的 SLAM Automatic，观察机器人自主探索和自动保存地图的过程。
标学习目标
- 说明自主建图与手动建图的区别
- 完成自主建图前风险检查
- 评价自动生成地图的覆盖率
识知识讲解
1. 自主探索
自主建图程序根据已知地图边缘选择下一处未探索区域，并规划可行路线。它减少人工遥控，但仍可能因狭窄通道、透明物体或轮胎打滑而失败。
- 启动后机器人会直接移动
- 场地必须封闭且平整
- 安全员必须能立即断电
一句话理解：自主探索像在未画完的地图上，主动寻找‘已知和未知的交界处’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：系统根据当前地图与可达区域选择下一目标，边移动边继续扫描；里程计估计短时运动，TF 坐标变换把 map、odom、base_link 和雷达坐标统一起来。
对照 JetAcker 看：在屏幕上找下一目标、行驶轨迹和新增地图区域，对照实车运动。
别弄混：自主不代表无人监管；定位漂移或透明障碍仍需立即停止。
2. 覆盖率
覆盖率描述机器人观察到的可通行区域比例。灰色未知区过大，说明地图不完整；但为了追求覆盖率进入过窄区域，可能增加碰撞风险。
- 先保证安全，再追求覆盖
- 比较手动图与自动图
- 记录未覆盖区域的位置和原因
一句话理解：覆盖率类似给场地涂色：看见过的地方逐渐从灰色变成已知。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：比较已知区域与目标区域的比例，同时检查墙体是否连续、是否有噪点；局部遗漏比单一百分比更值得分析。
对照 JetAcker 看：标记一处未知角落，解释是遮挡、路线遗漏还是传感器高度造成。
别弄混：不能为追求 100% 覆盖让车辆进入危险窄道。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：自主建图
安全要求
- 启动后机器人会立即移动
- 安全员始终位于机身开关可达位置
- 禁止开放场地、高台和楼梯附近测试
复核适用版本
确认主控为 Jetson Nano，课程环境为 ROS1。
检查点：版本正确
封闭试验区
检查围挡高度高于雷达，地面无台阶、线缆和液体，设置紧急断电通道。
检查点：教师签字
放置机器人
把车辆放在区域中央，车头朝向空旷方向，所有人员退出运行区。
检查点：安全距离满足
打开 SLAM Automatic
点击桌面自主建图图标，启动后不再触碰车辆。
检查点：终端和地图界面正常
监控自主运动
记录首次移动方向、避障行为、停滞位置和地图增长过程。
检查点：安全员持续监控
处理异常
出现碰撞风险、轮胎空转或长时间停滞时，立即停止并关闭功能，调整场地后重新开始。
检查点：异常闭环处理
确认自动保存
机器人完成探索并停止后，确认地图已自动保存。
检查点：保存状态明确
比较两张地图
与第13周手动地图比较墙体连续性、未知区、噪点和完成时间。
检查点：比较表已完成
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 场地风险检查 | ||
| 2 | 首次运动方向 | ||
| 3 | 避障与停滞现象 | ||
| 4 | 自动保存状态 | ||
| 5 | 手动与自动地图比较 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 版本确认 | Jetson Nano ROS1 环境正确 | |||
| 风险控制 | 围挡与断电措施到位 | |||
| 过程观察 | 关键运动和异常有记录 | |||
| 地图评价 | 能比较覆盖率和噪点 | |||
| 异常处置 | 能够及时停止并复盘 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第15周 · 定位与路径规划 · 4课时
ROS1 自主导航
加载最近保存的地图，设置初始位姿、单点和多点目标，观察路径规划与动态避障。
标学习目标
- 正确设置 2D Pose Estimate
- 完成单点与多点导航
- 区分目标清除、停止和重新定位
识知识讲解
1. 初始位姿
地图只记录环境，系统还需要知道机器人当前在地图中的位置和朝向。2D Pose Estimate 就是在地图上告诉系统“车现在在哪里、朝哪边”。设置错误会导致规划路线与真实位置不一致。
- 箭头起点表示位置
- 箭头方向表示车头朝向
- 设置后观察激光点是否与墙体重合
一句话理解：把车放进地图前，要先告诉系统‘我站在哪、面朝哪’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：2D Pose Estimate 给出初始位置和朝向；ROS1 导航常用 AMCL 用一群粒子表示可能位置，再用激光观测逐步筛掉不符合地图的假设。
对照 JetAcker 看：设置初始位姿后看激光点是否压在地图墙线上；不重合时先停车重设。
别弄混：AMCL 是在已有地图上定位，不是重新建图；初始箭头方向错会导致路径异常。
2. 路径规划
全局规划器在地图上寻找从当前位置到目标点的路线，局部规划器根据实时雷达数据绕开临时障碍。地图负责长期结构，雷达负责眼前变化。
- 目标点应落在可通行区域
- 临时障碍要有足够高度让雷达看到
- 路径异常先检查定位
一句话理解：导航像出门：先选一条大路线，再边走边绕开眼前的人。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：全局规划在地图上找可达路径；代价地图把障碍及周边安全距离标为高代价；局部规划根据实时雷达与车辆运动约束连续给出速度和转向。
对照 JetAcker 看：在 RViz 同时观察全局路线、局部变化与实车避障动作。
别弄混：规划出一条线不代表一定能通过，宽度、转弯半径和定位误差都可能让车停下。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
导航总体框架
5分钟看懂 ROS Navigation 导航系统
观看重点：从地图、定位、规划、避障到速度控制建立完整数据流。
建议时机：启动 Navigation 前观看。
AMCL 定位
ROS 导航系统：AMCL 定位算法
观看重点：理解粒子代表位置假设，激光观测如何淘汰不可信粒子。
建议时机：设置初始位姿前观看。
代价地图
ROS 导航系统：代价地图 Costmap
观看重点：区分静态障碍、传感器障碍、膨胀层和机器人安全距离。
建议时机：分析绕障失败时观看。
局部规划
ROS 导航系统：局部规划器
观看重点：理解局部规划器如何根据机器人状态和临时障碍持续生成速度指令。
建议时机：观察局部路径和速度变化时观看。
操实操：自主导航
安全要求
- 目标点不得设在墙体或人员位置
- 车辆移动时不伸手调整传感器
- 定位明显漂移时立即停止导航
准备地图与场地
确认第13或14周地图已保存，实际围挡与建图时基本一致。
检查点：地图与现场对应
打开 Navigation
点击桌面 Navigation 图标，等待终端与 RViz 导航界面加载。
检查点：地图完整显示
设置初始位姿
选择 2D Pose Estimate，在地图上按机器人实际位置拖出朝向箭头。
检查点：激光点与墙体重合
设置单点目标
选择 2D Nav Goal，在空旷可通行区域拖出目标朝向。
检查点：生成规划路径
观察单点导航
安全员跟随但不进入雷达前方，记录路线、到达误差和避障动作。
检查点：车辆到达并停止
设置多点目标
每次先点击 Publish Point，再在地图上设置一个点，依次建立 3 个目标。
检查点：目标序号正确
启动与停止
点击 Start Navigation 启动；需要停止时点击 Stop Navigation，理解车辆会在到达当前目标后停止。
检查点：停止逻辑已验证
清除目标并退出
点击 Clear Goals 清除全部点，正常关闭导航程序。
检查点：界面无残留目标
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 初始位姿设置 | ||
| 2 | 单点目标与到达误差 | ||
| 3 | 多点顺序 | ||
| 4 | 避障现象 | ||
| 5 | 停止与清除结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 初始定位 | 激光点与地图墙体重合 | |||
| 目标设置 | 单点和多点位置合理 | |||
| 导航观察 | 路线和避障记录完整 | |||
| 异常处理 | 定位漂移时能及时停止 | |||
| 退出规范 | 目标清除并正常关闭 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第16周 · 硬件原理 · 4课时
JetAcker 硬件系统与接口
从主控、STM32、扩展板、电机编码器、深度相机和激光雷达六个部分理解整机硬件系统。
标学习目标
- 识别关键接口和供电路径
- 解释霍尔编码器与 IMU 的作用
- 按连接框图追踪数据流
识知识讲解
1. 霍尔编码器
电机轴转动时，霍尔传感器输出脉冲。STM32 统计脉冲数量和频率，就能估计车轮转过的距离和速度。编码器把“电机转了多少”变成可计算的数据。
- 脉冲数反映转动量
- 单位时间脉冲数反映速度
- 左右轮差异会影响车辆轨迹
一句话理解：霍尔编码器像车轮上的计步器。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：转动产生脉冲；在已知每圈脉冲数和轮周长时，脉冲数可估距离、单位时间脉冲数可估速度，方向还需结合信号或控制信息。
对照 JetAcker 看：对照电机结构图，指出‘转动→脉冲→STM32 计数→速度反馈’。
别弄混：编码器测到的是轮子转动，不保证车在打滑时真的走了同样距离。
2. IMU
IMU 通过加速度计和陀螺仪测量机体加速度与转动速度。它能帮助判断车辆是否转弯、倾斜或发生突然冲击，但会随时间累积误差，需要与其他传感器配合。
- 加速度计感知线性运动和重力
- 陀螺仪感知角速度
- 校准状态会影响里程计
一句话理解：IMU 像车身内的一只平衡感应器。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：加速度计测加速度与重力影响，陀螺仪测转动快慢；把角速度累积可估朝向变化，但偏差也会随时间积累。
对照 JetAcker 看：在断电展示或教师演示中指出车体转弯、倾斜分别会影响哪些读数。
别弄混：IMU 不能长期单独给出准确地图位置，需要与编码器、雷达等互相校正。
3. 深度相机与激光雷达
深度相机提供带深度的图像，适合识别物体和近距离空间；激光雷达给出平面方向与距离，适合建图和导航。两者观察方式不同，可以互补。
- 相机受光照影响较大
- 雷达对透明与强反光物体可能不稳定
- 安装方向和遮挡都会影响结果
一句话理解：深度相机像能估远近的眼睛，二维雷达像一把水平旋转的测距尺。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：相机给出图像及像素对应距离，便于识别物体；雷达给出特定扫描平面内的角度和距离，便于二维建图与避障。
对照 JetAcker 看：比较同一纸箱在相机画面和雷达扫描中的表现。
别弄混：两者都可能受遮挡和材质影响，不能把其中任一个当作全方位安全传感器。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
编码器反馈
编码电机、编码器与 PID 闭环调速
观看重点：理解编码器脉冲如何换算速度，并作为反馈修正电机输出。
建议时机：追踪执行链和感知链后观看。
编码器测速
4分钟了解编码器电机测速原理
观看重点：观察脉冲计数、方向判断和速度计算，回到实车找反馈链。
建议时机：第16周识别霍尔编码器后观看。
IMU 惯性测量
IMU：加速度计和陀螺仪原理
观看重点：分别找出测加速度和测角速度的器件，再想想为什么积分后会漂移。
建议时机：第16周识别 IMU 后观看，约10分钟。
深度相机
幻尔大课堂：深度相机结构原理解析
观看重点：理解图像与深度数据分别提供什么信息，再与二维雷达比较。
建议时机：第16周观察两种传感器后观看，约5分钟。
操实操：硬件接口辨识
安全要求
- 硬件辨识全程断电
- 不得用金属工具短接接口
- 不拔插不确定用途的排线
断电拆检前准备
关闭机器人并断开电池，佩戴防静电措施，只打开教师允许的护板。
检查点：断电确认
识别 Jetson Nano
指出主控、电源、USB、HDMI、Micro USB 和扩展板连接位置。
检查点：接口名称正确
识别 STM32 与扩展板
指出手柄接收器、Type C、UART/USB、电机接口和电源路径。
检查点：控制与供电区分
追踪执行链
从 Jetson Nano 目标速度开始，依次找到串口、STM32、电机驱动、电机与编码器。
检查点：信号方向正确
追踪感知链
从雷达和深度相机开始，找到 USB 集线器与 Jetson Nano；说明数据最终供 ROS 节点使用。
检查点：数据路径完整
检查机械部件
观察前轮转向舵机、转向连杆和驱动电机，手动轻推检查是否卡滞。
检查点：无异常阻力
恢复并复检
按原位装回护板，确认无遗留螺丝和工具，再连接电池。
检查点：教师复核
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | Jetson Nano 接口 | ||
| 2 | STM32 接口 | ||
| 3 | 执行链 | ||
| 4 | 感知链 | ||
| 5 | 编码器与 IMU 作用 | ||
| 6 | 机械检查结果 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 接口辨识 | 关键接口名称准确 | |||
| 数据流理解 | 执行链和感知链完整 | |||
| 传感器原理 | 能解释编码器与 IMU | |||
| 复装质量 | 无遗漏和松动 | |||
| 安全规范 | 断电并防短路 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第17周 · 通信协议 · 4课时
ROS 与 STM32 串口通信
理解 Jetson Nano 与 STM32 之间的 RRC 十六进制数据帧，并通过离线拆帧练习掌握帧头、功能码、长度、参数和 CRC。
标学习目标
- 说明串口在整机中的作用
- 识别 RRC 数据帧字段
- 解释小端序并完成示例拆帧
识知识讲解
1. 串口通信
串口把数据按位依次发送。Jetson Nano 通过 USB 转串口与 STM32 通信：上位机发送目标速度或控制命令，下位机返回里程计、IMU 和电池电压。
- 通信双方必须使用一致的波特率和协议
- 帧结构帮助接收端找到一条完整命令
- CRC 用于发现传输错误
一句话理解：串口像两人按约定速度逐字说话。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：USB 转串口把 Jetson 的数据变成 STM32 可接收的串行字节；双方须约定波特率、帧格式和方向。
对照 JetAcker 看：沿连接框图画出目标命令下行和电池、IMU 数据上行。
别弄混：能看到 /dev/ttyUSB 只说明识别了设备，不说明协议内容正确。
2. RRC 数据帧
一帧由 0xAA 0x55 帧头开始，后面依次是功能码、数据长度、参数和 CRC。帧头用于对齐，功能码说明用途，长度告诉接收端后面有多少参数。
- 0x 表示十六进制
- 长度字段不等于整帧字节数
- CRC 对功能码 长度 参数计算并取低 8 位
一句话理解：数据帧像有封面、正文和校验码的一封短信。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：0xAA 0x55 帮接收端找到开头，功能码指出用途，长度确定参数边界，CRC 按协议计算用于发现部分传输错误。
对照 JetAcker 看：用工单把示例字节逐个涂色分段，改变一个参数后讨论校验值为何应变化。
别弄混：CRC 不是加密，也不能保证发现所有可能错误；长度字段不是整帧总长度。
3. 小端序
多字节数值需要规定高低字节顺序。小端序先发送低位字节。例如十进制 100 对应 0x0064，发送时写成 0x64 0x00。
- 单字节数值没有端序问题
- 两字节和四字节数值需要拆分
- 解析时按相反过程还原
一句话理解：小端序像先说个位、再说高位。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：十进制 833 为 0x0341，按两字节小端传输先放 0x41 再放 0x03；解码时按相同规则还原。
对照 JetAcker 看：把 100、833 各拆成两个字节，再反向组合验证。
别弄混：字节序只影响多字节数值，不要把每个字节内部的二进制位也倒过来。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
串口通信
2分钟搞懂串口通信工作原理
观看重点：理解发送端、接收端、波特率和串行比特流的基本关系。
建议时机：查看 Jetson Nano 与 STM32 链路前观看。
数据帧
STM32 串口通信：怎么一次传输多个数据？
观看重点：理解帧头与帧尾如何帮助接收端识别一条完整数据，再对照 RRC 的长度和 CRC 字段。
建议时机：拆解 RRC 示例帧前观看，约17分钟。
CRC 校验
CRC 校验：手算与直观演示
观看重点：理解 CRC 用于发现传输错误，而不是加密数据。
建议时机：模拟接收校验前观看。
大小端
C语言详解大端与小端字节序
观看重点：观察多字节数值在内存和数据帧中的排列顺序。
建议时机：完成十六进制换算后观看。
操实操：串口通信解析
安全要求
- 本周不向真实 STM32 发送自定义十六进制帧
- 不修改串口权限和驱动
- 只执行教师给出的只读命令
查看硬件链路
根据连接框图指出 Jetson Nano、USB 集线器、STM32 UART 和电机驱动。
检查点：上行下行方向正确
识别帧字段
在工单中给 0xAA 0x55、Function、Length、Data、CRC 标注中文含义。
检查点：字段无错位
完成十六进制换算
把 100、5、833 转成十六进制，并按两字节小端序排列。
检查点：100=64 00，833=41 03
拆解 LED 示例帧
依据手册分析 LED 闪烁 5 次、亮 100ms、灭 100ms 的参数顺序。
检查点：参数长度为 7
模拟接收校验
小组一人按字段读帧，另一人检查帧头、长度和参数数量，说明 CRC 的检查目的。
检查点：能发现故意插入的错误
观察端口
连接机器人后在 ROS1 终端只读查看 USB 串口设备名称，不发送自定义控制帧。
ls -l /dev/ttyUSB*检查点：端口名称已记录
总结上下行数据
分别列出 Jetson Nano 下发的目标和 STM32 上报的速度、IMU、电池数据。
检查点：方向判断正确
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 串口链路 | ||
| 2 | 帧字段含义 | ||
| 3 | 十六进制换算 | ||
| 4 | 小端序结果 | ||
| 5 | USB 串口设备名 | ||
| 6 | 上下行数据 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 链路理解 | 能说明上下位机通信方向 | |||
| 帧结构 | 字段和长度判断正确 | |||
| 端序换算 | 多字节数值排列正确 | |||
| 只读验证 | 端口查看规范 | |||
| 安全边界 | 未发送未经验证的控制帧 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第18周 · 系统综合 · 4课时
ROS1 软件架构与底盘控制
沿 ros_ws 目录认识功能包、launch 与 scripts，并用“目标速度—运动学—PID—PWM—编码器反馈”解释底盘闭环控制。
标学习目标
- 说明 ros_ws 主要目录
- 找到建图 导航 驱动和外设功能包
- 解释 PID 闭环与阿克曼运动学的作用
识知识讲解
1. ROS1 功能包
功能包把同一类机器人功能组织在一起。hiwonder_slam 负责建图，hiwonder_navigation 负责导航，hiwonder_driver 负责运动学和与 STM32 通信，hiwonder_peripherals 管理雷达、手柄和键盘。
- launch 文件用于一次启动多个节点
- scripts 存放玩法程序
- 接口包定义消息和服务
一句话理解：功能包像按专业分工的工具箱；节点是工具箱里实际运行的工人。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：launch 文件描述启动哪些节点及参数，话题和消息定义它们怎样交换数据；桌面图标可能进一步调用 launch。
对照 JetAcker 看：从 ~/ros_ws/src 找一个包，再从 launch 追踪到节点及其处理的传感器或底盘功能。
别弄混：文件夹名、功能包、节点和话题是不同层级，不能互相当作同义词。
2. PID 闭环
控制器把目标速度与编码器测得的实际速度相减，得到误差。PID 根据当前误差、累计误差和变化趋势调整 PWM，让实际速度逐步接近目标。
- P 对当前误差立即响应
- I 消除长期偏差
- D 抑制变化过快和振荡
一句话理解：PID 像骑车保持目标速度：太慢就加力，太快就减力。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：目标减实际得到误差；P 立即纠偏，I 累积长期偏差，D 关注变化趋势。控制器调节电机输出，编码器再反馈新速度，循环重复。
对照 JetAcker 看：目标 0.5 m/s、实测 0.3 m/s 时误差为正，讨论为何通常要增加驱动输出。
别弄混：PID 不是一次算出永久正确的 PWM；参数过激可能振荡，实训中不得擅自改车上参数。
3. 阿克曼运动学
运动学把车辆期望的线速度和转弯角速度换算为驱动电机速度与前轮转角。由于车辆存在轴距和最大转角，软件必须限制过急的转弯命令。
- 速度和转角共同决定转弯半径
- 低速更适合狭窄空间
- 模型参数错误会造成轨迹偏差
一句话理解：阿克曼运动学像把‘想怎么走’翻译成‘前轮转多少、电机转多快’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：轴距 L、转角 δ 与转弯半径近似满足 R=L/tanδ（简化自行车模型）；转角受机械极限约束，不能要求无限小半径。
对照 JetAcker 看：比较同一速度下小转角与大转角的行驶弧线。
别弄混：该公式是理想低速几何近似，轮胎侧滑和执行误差会使实车偏离模型。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：底盘控制分析
安全要求
- 只查看文件和目录，不修改源码
- 不编译或烧写 STM32 出厂程序
- 解释 PID 时不直接修改车辆参数
进入工作空间
打开 ROS1 终端，进入 ~/ros_ws 并查看顶层目录。
cd ~/ros_ws
ls检查点：build devel src 可见
查看 src
进入 src，找到建图、导航、驱动和外设功能包。
cd src
ls检查点：四类功能包已记录
查看 APP 包结构
进入 hiwonder_app，比较 launch 与 scripts 的作用。
cd hiwonder_app
ls检查点：文件类型已区分
建立启动链
选择一个熟悉的功能，从桌面图标开始，追踪到 launch、节点、话题、驱动和 STM32。
检查点：链路图完整
分析闭环
用工单流程图填写目标速度、运动学、PID、PWM、电机、编码器反馈。
检查点：反馈方向正确
模拟 PID 调整
给定目标速度 0.5m/s 和实际速度 0.3m/s，说明误差方向和控制器应增加还是减小输出。
检查点：结论为增加输出
解释阿克曼限制
结合实车说明为什么不能横移、为什么高速急转风险更大。
检查点：解释联系实物
恢复目录
使用 cd ~ 返回主目录，保存终端截图。
cd ~
pwd检查点：截图命名规范
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | ros_ws 目录作用 | ||
| 2 | 功能包与功能映射 | ||
| 3 | launch 与 scripts | ||
| 4 | 启动链 | ||
| 5 | PID 误差判断 | ||
| 6 | 阿克曼模型限制 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 目录导航 | 命令和路径正确 | |||
| 功能包识别 | 建图 导航 驱动 外设映射正确 | |||
| 闭环理解 | 能说明反馈如何修正输出 | |||
| 运动学理解 | 能联系车辆轨迹解释 | |||
| 操作规范 | 未修改或编译系统文件 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第19周 · 综合复习与期末准备 · 4课时
综合复习与系统恢复演练
复盘整学期操作链，并在教师提供的备用 SD 卡上演示 Jetson Nano 镜像写入流程。不得操作教学电脑系统盘。
标学习目标
- 完成期末能力自查
- 理解镜像恢复的用途与风险
- 能按证据链排查启动 网络 ROS 和运动问题
识知识讲解
1. 系统镜像
镜像是 SD 卡全部分区和文件的完整副本。把正确镜像写入备用 SD 卡，可以恢复 Jetson Nano 的系统与课程环境，但写入会覆盖目标介质原有内容。
- Jetson Nano 使用 SD 卡
- 镜像文件路径不要包含中文字符
- 盘符选错会造成不可恢复的数据丢失
一句话理解：系统镜像像给整张 SD 卡拍一张‘完整快照’。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：写入会重建目标介质分区与文件，适合恢复课程环境，也会覆盖卡上的旧数据。
对照 JetAcker 看：写入前口头交叉核对容量、盘符、标签和‘可擦除’标记。
别弄混：操作对象是备用 SD 卡，不是教学电脑系统盘；不确定时立即停止。
2. 证据链排障
排障先确认供电和物理连接，再确认网络与 IP，然后检查 ROS 环境和具体节点。一次只改变一个条件，才能判断哪一步真正解决了问题。
- 电源和线缆优先
- 再检查热点 IP 和登录
- 最后检查 ROS 终端 功能包和日志
一句话理解：排障像医生问诊：先看电源和连接，再逐层检查软件。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：一次改变一个条件，记录‘现象—假设—验证—结果’，才能知道真正原因。
对照 JetAcker 看：例如远程连不上：先看开机与热点，再核对 IP，最后看远程服务。
别弄混：一次改多个设置即使恢复正常，也无法判断哪项起作用。
B站
拓展视频
先明确下方观看重点，再打开视频；若精选视频失效，可使用同主题搜索入口。
操实操：系统恢复演练
安全要求
- 镜像写入具有破坏性，只能使用标记为可擦除的备用 SD 卡
- 写入前必须双人核对盘符与容量
- Windows 弹出格式化提示时一律取消
完成能力自查
按开机、APP、远程连接、ROS1、建图、导航、硬件和通信八项逐一标记掌握程度。
检查点：薄弱项已圈出
准备备用介质
只使用教师提供并贴有“可擦除”标签的 SD 卡和读卡器。
检查点：序列号已登记
核对目标盘
在磁盘管理与 DiskGenius 中同时核对容量、盘符和标签，确认不是系统盘或个人 U 盘。
检查点：两人交叉复核
清理备用 SD 卡
如介质已有旧分区，按教师演示删除全部分区、新建分区并保存更改。
检查点：仅教师操作或监督
选择镜像
打开 Win32DiskImager，选择路径不含中文的 Jetson Nano 镜像。
检查点：镜像文件核对
再次核对 Device
写入前由操作员和复核员分别读出目标盘符、容量和设备标签。
检查点：双人签字
开始写入
点击 Write 并确认警告，等待 Write Successful。期间不拔卡、不关机。
检查点：写入结果记录
处理系统提示
写入完成后如 Windows 提示格式化新分区，点击取消，不执行格式化。
检查点：未破坏 Linux 分区
复盘排障链
用教师给出的三个故障案例，按物理层、网络层、ROS 层填写排查步骤。
检查点：顺序和证据完整
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 能力自查 | ||
| 2 | 备用 SD 卡编号 | ||
| 3 | 目标盘复核 | ||
| 4 | 镜像路径 | ||
| 5 | 写入结果 | ||
| 6 | 三类故障排查链 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 风险识别 | 能说明写错盘的后果 | |||
| 双人复核 | 盘符 容量 标签均核对 | |||
| 流程规范 | 写入步骤和提示处理正确 | |||
| 排障逻辑 | 物理 网络 ROS 顺序清楚 | |||
| 复习完成 | 薄弱项有补救计划 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格
第20周 · 综合考核 · 4课时
课程考核 JetAcker ROS1 综合任务
小组独立完成安全检查、启动、远程连接、ROS1 环境确认、手动建图和单点导航，并提交完整工单与证据。
标学习目标
- 独立完成 JetAcker 基础操作链
- 根据现象定位常见故障
- 用工单和截图形成可复核证据
识知识讲解
1. 综合任务证据
考核不仅看车辆最终是否到达目标，还要看接线、命令、地图、异常处理和记录是否可复现。过程证据能说明结果来自正确操作，而不是偶然成功。
- 每个关键步骤保留一项证据
- 截图包含设备编号和时间
- 异常处理写明现象 原因 处理 结果
一句话理解：综合任务证据像实验记录，不只写‘成功’，还要让别人能复现。
展开：工作过程、实车观察和常见误区
它怎样工作：设备编号、连接方式、地图截图、目标点、异常处理与最终结果形成连续证据链。
对照 JetAcker 看：让另一组只看记录复述操作过程，并指出缺少的证据。
别弄混：没有截图或时间信息的口头结果难以复核。
操实操：综合任务考核
安全要求
- 安全检查未签字不得启动
- 任何异常运动立即停止
- 不得为完成考核跳过双人复核或擅自修改系统
领取设备并检查
核对设备编号，完成电池、线缆、雷达、场地和紧急停止检查。
检查点：安全检查教师签字
启动与联网
完成开机，连接 AP 或指定局域网，记录当前 IP。
检查点：LED 蜂鸣器 热点正常
远程登录
用 NoMachine 登录桌面，用 MobaXterm 登录 SSH。
检查点：两种连接均成功
确认 ROS1
打开 ROS1 终端，查看 ~/ros_ws 和 src 目录。
cd ~/ros_ws
ls
cd src
ls检查点：环境与目录正确
完成手动建图
在指定场地启动 SLAM，低速覆盖并保存地图。
检查点：地图墙体连续
完成单点导航
打开 Navigation，设置初始位姿和目标点，观察规划与到达。
检查点：到达误差在教师要求内
处理随机故障
从教师设置的线缆、网络或配置类故障中抽取一项，按证据链排查。
检查点：不跳步、不盲目更改
提交成果
提交工单、地图截图、连接截图和故障记录，设备恢复初始状态并归位。
检查点：资料与设备均验收
单任务工单
课堂记录可在网页中勾选，也可下载双面 A4 Word 工单打印填写。
| 序号 | 记录项目 | 数据或现象 | 完成 |
|---|---|---|---|
| 1 | 安全与设备检查 | ||
| 2 | 网络与远程连接 | ||
| 3 | ROS1 环境 | ||
| 4 | 地图质量 | ||
| 5 | 导航结果 | ||
| 6 | 随机故障排查 | ||
| 7 | 归位验收 |
评评价反馈
在自评、互评和师评栏选择 1 至 5 分。
| 评价项目 | 评价标准 | 自评 | 互评 | 师评 |
|---|---|---|---|---|
| 安全规范 | 全程遵守检查与停止要求 | |||
| 系统操作 | 开机 网络 远程 ROS1 均正确 | |||
| 建图质量 | 地图闭合 清晰 可用于导航 | |||
| 导航完成 | 定位正确并到达目标 | |||
| 故障诊断 | 证据链完整 处理有效 | |||
| 成果提交 | 工单 截图 设备归位完整 |
5 优秀 4 良好 3 合格 2 需改进 1 不合格