机器人研究范伟成

1、机器人研究XXX 2022-6-131. 阿尔德巴兰机器人公司2.智能机器人实验课程3.3.“创意之星”模块化机器人1.1 阿尔德巴兰机器人公司介绍法 国 阿 尔 巴 德 兰 机 器 人 公 司 (Aldebaran Robotics 由 Bruno Maisonnier)创立于 2005 年，总部在法国巴黎，分公司设在中国、美国和日本，拥有 450 多名员工。 Aldebaran 一直致力于创造交互型人形机器人，并以其与生俱来的创新性和技术优势赢得了业界的广泛认可，成为全球公认的行业领军企业。 1.2 明星产品Aldebaran 的机器人（ NAO、 Pepper 和 Romeo）在 70

2、多个国家和地区被广泛使用于诸多领域，例如教学、科研、零售、护理、旅游娱乐等。NAO 仿人机器人，是一个可以被二次开发、具有惊人表现力的强大平台。作为教育界一颗耀眼的明星，已有8000 多台应用于全球各地 1000 多所知名院校及实验室，例如哈佛大学、耶鲁大学、剑桥大学、清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、南京大学、上海交通大学、西安交通大学、浙江大学、中山大学等。1.3 NAO 机器人的研究项目与方向 人形机器人平衡与步态控制 多传感器融合 基于高清视觉的人脸识别算法研究 语音识别与合成在服务型机器人中的应用 服务机器人在智能家居中的实际应用开发 脑机接口技术在人形机器人中的应用 人形机器人在

3、自闭症治疗中的案例开发 基于云服务的自然语言理解 大数据系统下服务机器人的数据挖掘与处理1.4 NAO 机器人参加的竞赛项目p Robocup SPL 足球机器人标准平台组 6V6p Robocup Drop in 技术挑战赛p Robocup 仿真组p 大学生机器人竞赛标准平台组高尔夫球比赛p 全国素质体育运动会标准平台组高尔夫球比赛p Aldebaran 亚太区线上竞赛p 机器人舞蹈赛p NAO 机器人创客编程马拉松全国巡回赛1. 阿尔德巴兰机器人公司2.智能机器人实验课程3.3.“创意之星”模块化机器人2.1 NAO 机器人的课程体系u 仿人机器人技术探究(核心课程)u 仿人机器人技术创

4、新实践（通选课程）u 脑与机器人u C+程序设计u 人形机器人环境的神经网络设计u 控制科学与控制理论企业。 2.2 智能机器人实验教学目的智能机器人实验是针对智能科学与技术专业学生开设的一门将智能专业相关知识进行综合应用，以仿人机器人为展示平台的一门实践类课程。本课程的目的在于让学生们了解智能机器人的相关基础知识，掌握基于智能仿人机器人的软件设计和实现方法以及人-机交互的基本理论，设计实现出人性化的、对环境有适应能力的智能机器人系统。20152015全国大学生机器人大赛全国大学生机器人大赛 北邮机器人队招新北邮机器人队招新2.3 课程教学基本要求通过智能机器人实验 课程，使学生能够熟悉并掌握

5、仿人机器人与人之间的基本交互方式并能够通过程序控制实现。学生通过综合相关领域如自然语言处理、信息抽取、机器学习等课程中的知识，设计出拟人的智能机器人系统。具体包括： 熟悉智能机器人的发展历史、最新进展及相关基本概念。 熟悉本课程中使用的机器人平台，主要是各项参数指标、操作平台、体系结构、接口方式、开发平台。 掌握机器人输入数据的获取、融合和存储方式，包括视频、音频、传感器；掌握机器人的基本控制方法，包括动作、声音、灯光等。 设计并实现一种以仿人机器人为运行平台的“智能”应用（不限定），使得能够完成非预设环境下的任务。2.4 教学内容及学时分配（含实验） 1. NAO机器人基本介绍：NAO的数据

6、参数，NAO可以做什么，视频演示NAO的舞蹈和简单功能。使用基本方法：开机、关机、程序运行中途停止、网络连接、IP地址获取、使用浏览器通过网络查看或修改NAO信息、长时间静止时应保持的稳定姿势、电机过热或电量低等特殊情况处理。分发学习资料。（1学时）2.4 教学内容及学时分配（含实验） 使用Choregraphe控制NAO机器人，熟悉NAO的控制方式。在PC机上安装Choregraphe软件，连接到网络上的机器人，控制NAO电机刚度（stiffness）。在NAO中添加指令盒Say，修改参数，并下载到NAO运行。打开指令盒，查看其Python脚本，学习Python简单的脚本语法。（1学时）2.

7、4 教学内容及学时分配（含实验） 使用Choregraphe实现多种指令盒的配合。熟悉走路、说话、播放音乐、灯光等多种指令盒中动作内容，熟悉输入的传感器数据，组织较为完善的指令控制系统，令机器人可根据触摸传感器或语音的输入指令触发相应行为。建立新的动作指令盒，并编辑独特的时间轴动作。建立新的指令盒，使用Python编程控制NAO的声音、灯光或动作。（2学时）2.4 教学内容及学时分配（含实验） 安装VC+远程开发环境，包括Python、Cmake、VS2008等。 熟悉VC下的Nao程序开发、调试、运行环境。（2学时）a) 新建vc项目。控制Nao说话或做其他控制。b) 在vc环境下打开语音识

8、别的例子程序，编译并连接到机器人运行。当机器人收到语音时触发语音识别功能。c) 布置之后的实验安排，并要求同学阅读sdk说明。2.4 教学内容及学时分配（含实验） 实验1 室内场景下的目标搜寻系统（24学时）a) 系统功能描述：在后期学习过程中，自行开发一个能够在室内场景下寻找特定目标物（比如红色小球）的机器人系统。首先让机器人确认目标物，之后机器人寻找环境中的目标物，寻找到目标物后将目标物拿起。本实验关注计算机视觉和机器人动作控制；辅助控制信号为语音类型。b) 目标物：使用红色小球作为目标物（高级：其他预设目标物）。c) 场地：开阔场地（高级：有障碍物，比如纸盒子），室内场景。d) 搜寻：机

9、器人可在场地内自由行走，使用脚部传感器(bumper)和声纳(sonar)探测障碍物防止机器人摔倒。机器人通过行进改变其位置，并可控制头部摄像头的角度搜索当前位置周围是否出现目标物。e) 向目标物行进：机器人通过判断自身和目标物之间的相对位置，走向目标物。（高级：能够绕过障碍物）f)拿起目标物：通过控制机器人肢体和手部动作，拿起目标物。2.4 教学内容及学时分配（含实验） 实验分组：大约3名同学一组，分别研究机器人行走、躲避障碍物；视觉目标搜索策略和室内环境探索；在各种位置情况下拾取目标物体。 实验评分标准：（按照难易度）a)能够探索较大区域范围，并且较好地规避障碍物（20分）b)能够搜寻并识

10、别出目标物（30分）c)能够主动接近目标物（20分）d)能够拿起目标物（30分）1. 阿尔德巴兰机器人公司2.智能机器人实验课程3.3.“创意之星”模块化机器人3.1 博创尚和科技有限公司北京博创尚和科技有限公司（Beijing Up-tech Harmony Co., LTD）前身为北京博创兴盛科技有限公司（简称 博创科技）机器人事业部，长久以来立足教育，以智能机器人技术为核心，以工程创新教育和素质教育为理念，致力于为高等院校及科研院所提供机器人产品、服务及应用解决方案，已与全国近500所高等院校在科研、创新教学、比赛、工程实践和实训等方面进行合作，是国内教育机器人行业的佼佼者。3.2 产品

11、介绍UP-InnoSTAR 创意之星机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育的模块化机器人套件。是一套具有数百个基本“积木”单元的组合套件包。用这些“积木”可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程。产品包括：产品包括： 结构：几十种、数百个精密高强度结构：几十种、数百个精密高强度ABSABS材质的结构零件，可以任材质的结构零件，可以任意拼装；意拼装； 控制：一个控制：一个8 8位或位或3232位的控制器，位的控制器，3232位控制器采用位控制器采用LinuxLinux操作系统，操作系统，可进行语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备可进行语音、图像处理，可通过无线网

12、络互联，具备USBUSB、以太网、以太网等端口；等端口； 执行：配有多个执行：配有多个CDS55CDS551616机器人舵机作为执行器，可作为机器人机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节动力或者轮子、履带的动力；关节动力或者轮子、履带的动力； 传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、碰撞等传感器。碰撞等传感器。 软件：软件：NorthSTARNorthSTAR集成开发环境支持流程图或标准集成开发环境支持流程图或标准C C语言为机器语言为机器人编程。人编程。3.3 硬件介绍套件清单（详见发货配套文档）各种结构件介绍uI型

13、结构件，共有3种、30个，都是灰色，ABS材质，结构特点是长条状， 具有多个标准孔。零件以大孔的数量命名。 I3”，“I5”，“I7”如图所示：uL型结构件，字母L形状，共有6种，60个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“L”状，具有多个标准孔。零件以两侧的大孔数量命名。命名如图所示：3.3 硬件介绍uU型结构件共有7种，70个，都是灰色，ABS材质，结构特点是字母“U”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件的命名规则如下图所示：u舵机结构件组，3套87个。灰色，ABS材质，安装舵机容易。3.3 硬件介绍u机械手组件共有6种，34个。这部分零件是组装机械手爪专用的零件；u连接件共有

14、3套，300个。u辅助零件：包括螺钉、螺母、垫片及其它辅助零件若干。3.3 硬件介绍n基本构型u舵机动力关节 电机总成u机械爪 传感器的安装3.3 硬件介绍数字量I/O传感器 红外接近传感器 碰撞传感器 倾覆传感器 霍尔传感器 声音传感器3.3 硬件介绍模拟量A/D传感器 红外测距传感器光强传感器 温度传感器灰度传感器3.3 硬件介绍其他 传感器超声波测距传感器 视觉传感器 语音传感器3.3 硬件介绍控制卡功能概述 MultiFLEX2-AVR 控制器是一款小型机器人通用控制器，集成开关量传感器、模拟量传感器、RC 舵机、机器人总线舵机控制接口，具有RS422 总线接口和RS232 接口，具有丰富的扩展能力。具体特点如下： 控制接口丰富。可以控制R/C 舵机、机器人总线舵机，直流电机伺服驱动器等。数据接口丰富。12 路双向IO 接口，8 路10 位精度的AD 接口； RS-232 接口。多种开发环境。配套NorthSTAR图形化集成开发环境，无需编写C语言即可完成机器人控制程序编写。此外，也支持AVRStudio，Eclipse 等IDE 开发环境。3.3 硬件介绍3.3 硬件介绍 USB接口用户计算机多功能调试器调试接口功能：lISP程序下载lRS232调试通过ISP下载将HEX文件烧录到控制器中，复位后开始运行。3.4 软件介绍功能选项:编辑功能串口连接网络连接栅格