课程大纲

第 1 周

第1天

介绍

  • 是什么让机器人变得聪明?

物理机器人与虚拟机器人

  • Smart Robots、Smart Machines、Sentient Machines 和 Robotic Process Automation (RPA) 等。

Artificial Intelligence (AI) 在 Robotics 中的作用

  • 超越 “if-then-else” 和学习机器
  • AI 背后的演算法
  • 机器学习、计算机视觉、自然语言处理 (NLP) 等。
  • 认知机器人

第2天

Big Data 在 Robotics 中的作用

  • 基于数据和模式的决策

云和 Robotics

  • 将机器人技术与IT联系起来
  • 构建功能更强大的机器人,以访问更多资讯并进行协作

案例研究:工业机器人

  • 机械机器人
    • 巴克斯特
  • 核设施中的机器人
    • 辐射探测和防护
  • 核能机器人 Reactor
    • 辐射探测和防护

第3天

机器人的硬体元件

  • 电机、感测器、微控制器、摄像头等

机器人的常见 Element

  • 机器视觉、语音辨识、语音合成、接近感应、压力感应等。

第4天

Programming 机器人的开发框架

  • 开源和商业框架
  • 机器人作业系统 (ROS)
    • 架构:工作区、主题、消息、服务、节点、actionlibs、工具等。

Languages 用于 Programming 一个机器人

  • C++ 用于低电平控制
  • Python 用于编排
  • Programming ROS 和 Python 和 C++ 中的节点
  • 其他语言

第 5 天

用于模拟物理机器人的工具

  • 商业和开源 3D 模拟和可视化软体

用于设计机器人物理特性的工具

  • 商业和开源 CAD 软体

案例研究:机械机器人

  • 核技术领域的机器人
  • 环境系统中的机器人

第 2 周

第 6 天

速成班 Python

  • 软体安装和设置
  • 有用的软体包和实用程式
  • 使用 Python 数据结构、运算子、回圈、条件、函数、方法等。
  • 编写范例程式
  • 团队专案

第 7 天

为机器人开发做准备

  • 设定开发环境(例如,Arduino IDE)
  • 探索 Arduino 语言 (C/C++) 语法
  • 编码、编译和上传到微控制器
  • 组装 Arduino 机器人的硬体元件

第8天

使用 Arduino 个元件

  • 模拟感测器
  • 数位感测器

使用 Arduino Communication 模组

  • 蓝牙模组
  • Wi-Fi 模组
  • RFID 模组
  • I2C 和 SPI
  • 移动互联网

第9天

构建机器人

  • 规划机器人的功能和特征
  • 实现机器人运动

团队专案

  • 讨论和审查

第10天

控制机器人

  • 实现控制器
  • 连接到机器人(有线与无线)

团队专案

  • 讨论和审查

第 3 周

第 11 天

Programming 机器人

  • 用 Gazebo 模拟机器人 / ROS
  • 了解 ROS 节点
  • Programming Python 和 C++ 中的节点
  • ROS 中的消息和主题
  • 发布/订阅范例

团队专案

  • Bump & Go 与真实机器人
  • 讨论和审查

第12天

Programming 机器人 (续...)

  • ROS 中的帧和引用更改
  • 相机的 2D 资讯处理 OpenCV
  • 雷射器的信息处理

团队专案

  • 按颜色安全跟踪物件
  • 讨论和审查

第 13 天

测试机器人

  • 用于测试代码的工具
  • 单元测试
  • 创建测试套件
  • 自动化测试
  • 故障排除

团队专案

  • 按颜色安全跟踪物件
  • 讨论和审查

第14天

Programming 机器人 (续...)

  • 服务 ROS
  • 使用 PCL 对 RGB-D 感测器进行 3D 信息处理
  • 地图和导航 ROS

第 15 天

Programming 机器人 (续...)

  • 使用 ActionLib 完成任务

团队专案

  • 在环境中搜索物件

第 4 周

第16天

Programming 机器人 (续...)

  • 使用 ActionLib 完成任务

第 17 天

Programming 机器人 (续...)

  • Speech Recognition 和语音生成
  • 故障排除

团队专案

  • 使用语音控制机器人

第 18 天

Programming 机器人 (续...)

  • 使用MoveIt!
  • 控制机械人颈部实现主动视觉
  • 故障排除

团队专案

  • 搜索和收集物件

第 19 天

部署 Robot

  • 在物理世界中部署 robot
  • 现场监控和维修机器人
  • 使用移动应用程式控制机器人

保护机器人

  • 防止未经授权的篡改
  • 防止骇客查看和窃取敏感数据

第 20 天

数据分析

  • 收集和组织机器人生成的数据
  • 通过可视化工具和流程理解数据

协作构建机器人

  • 在云中构建机器人
  • 构建移动应用程式以与您的机器人交互
  • 加入机器人社区

机器人在科学与能源领域的未来 Outlook

总结和结论

要求

  • Programming C 或 C++ 经验
  • Programming Python 中的经验(有用但不是必需的;可以作为课程的一部分教授)
  • 使用 Linux 命令行的经验

观众

  • 开发人员
  • 工程师
  • 科学家
  • 技术人员
 80 小时

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