產(chǎn)品與課程
"卓越之星"模塊化機器人
配套的實驗課程：《機器人軟件開發(fā)基礎(chǔ)》《機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計》《嵌入式單片機系統(tǒng)》《機器人操作系統(tǒng)》《機器人感知傳感技術(shù)》《機器人控制系統(tǒng)設(shè)計》《機器視覺與人工智能》《機器人學(xué)》《機器人導(dǎo)航定位》《機器人人機交互》《智能機器人綜合實踐》。
對應(yīng)的競賽：兩個白名單大賽的5個項目，及一個機器人競賽指數(shù)榜單大賽的4個項目。
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配套的實驗課程簡介 ?。ㄗⅲ簩嶒炚n程大綱按照每個實驗2個課時來描述，具體每個實驗需要的課時數(shù)與學(xué)生的專業(yè)及已學(xué)的前置課有關(guān)，我司提供定制化的服務(wù)，根據(jù)用戶的實際情況和需求，通過對課程內(nèi)容的重新組合和裁剪協(xié)助用戶制定每門課程的具體內(nèi)容和課時數(shù)。） |
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序號 |
配套的實驗課程名稱 |
對應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)及核心課程 |
支撐課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
《機器人軟件開發(fā)基礎(chǔ)》 |
《Linux系統(tǒng)》 |
20 |
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2 |
《機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計》 |
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 |
12 |
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3 |
《嵌入式單片機系統(tǒng)》 |
《嵌入式系統(tǒng)》 |
24 |
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4 |
《機器人操作系統(tǒng)》 |
《ROS機器人操作系統(tǒng)》 |
20 |
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5 |
《機器人感知傳感技術(shù)》 |
《傳感器與檢測技術(shù)》 |
12 |
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6 |
《機器人控制系統(tǒng)設(shè)計》 |
《自動控制原理》 |
10 |
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7 |
《機器視覺與人工智能》 |
《計算機視覺》 |
24 |
|
8 |
《機器人學(xué)》 |
《機器人學(xué)》 |
10 |
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9 |
《機器人導(dǎo)航定位》 |
《SLAM技術(shù)》 |
16 |
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10 |
《機器人人機交互》 |
《人機交互技術(shù)》 |
8 |
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11 |
《智能機器人綜合實踐》 |
《專業(yè)綜合實踐》 |
32 |
“卓越之星”模塊化機器人是面向機器人工程、人工智能、機械類、自動化類、電子信息類等新工科專業(yè)相關(guān)課程的實驗教學(xué)平臺，采用國產(chǎn)嵌入式AI處理器和嵌入式單片機控制器，全部核心元器件國產(chǎn)自主可控。“卓越之星”以模塊化組件為機器人組織結(jié)構(gòu)形式，支持對各個組件（處理器，控制器，電子電路，電機，舵機，傳感器，結(jié)構(gòu)件等）進行單獨調(diào)試與教學(xué)，預(yù)置了豐富的構(gòu)型庫作為參考，支持設(shè)計搭建出多種主流應(yīng)用場景的機器人。AI處理器搭載ROS機器人操作系統(tǒng)與各種傳感器驅(qū)動軟件，配有ROS/Python的調(diào)用接口，內(nèi)置人工智能預(yù)訓(xùn)練模型，既可以通過Python的API直接調(diào)用返回AI推理結(jié)果，又可以通過代碼加載預(yù)訓(xùn)練模型，還可以根據(jù)教程自己訓(xùn)練優(yōu)化各種AI模型。配有完善的構(gòu)型搭建指南和全面系統(tǒng)的實驗指導(dǎo)書。具有上手簡單、全面開源、擴展性強、教學(xué)資源豐富、覆蓋面廣的特點，適用于相關(guān)工科專業(yè)多門專業(yè)核心課程的實驗教學(xué)。
構(gòu)型示例如下：
配套的實驗課程大綱如下：
機器人軟件開發(fā)基礎(chǔ)（Python，C++，Linux）
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機器人軟件開發(fā)基礎(chǔ) |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
|
1 |
Linux基礎(chǔ) |
Linux特點，指令集，權(quán)限與用戶。 |
2 |
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2 |
Linux進程 |
Linux系統(tǒng)進程的概念，進程管理。 |
2 |
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3 |
C++編譯原理 |
編譯器，編譯過程，CMake語法，使用IDE配置C++編譯工程。 |
2 |
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4 |
C++基本語法 |
C++基本變量與數(shù)據(jù)類型，運算符，控制結(jié)構(gòu)，函數(shù)，指針，類與對象。 |
2 |
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5 |
C++機器人應(yīng)用 |
C++中機器人開發(fā)常用的標準庫，關(guān)聯(lián)容器，多線程開發(fā)。 |
2 |
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6 |
Python初級 |
Python在機器人開發(fā)中的作用，Python語言簡介，Python運算符，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，控制結(jié)構(gòu)等基本語法。 |
2 |
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7 |
Python進階 |
Python文件操作，面向?qū)ο缶幊獭?span style="display:none">5UX北京博創(chuàng)尚和科技有限公司 |
2 |
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8 |
Linux串口通信 |
基于Linux系統(tǒng)的串口通信開發(fā)。 |
2 |
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9 |
Linux網(wǎng)絡(luò)通訊 |
基于Linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)。 |
2 |
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10 |
Linux綜合實驗 |
圍繞一個綜合軟件開發(fā)項目，學(xué)習Linux編程。 |
2 |
機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
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機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(12課時) |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
機器人材料選擇與處理 |
研究金屬、塑料、復(fù)合材料等常見機器人材料的性能；選擇合適的材料進行設(shè)計，并學(xué)習相關(guān)的處理技術(shù)；制作簡單的材料樣本并測試其性能。 |
2 |
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2 |
機器人主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 |
學(xué)習常見的機器人主體結(jié)構(gòu)類型；利用CAD軟件設(shè)計一個簡單的機器人主體結(jié)構(gòu)；對設(shè)計進行有限元分析，確保滿足設(shè)計要求。 |
2 |
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3 |
機器人結(jié)構(gòu)裝配與調(diào)試 |
準備零件和工具，根據(jù)搭建手冊進行卓越之星機器人結(jié)構(gòu)的裝配；對裝配完成的機器人進行基本的運動測試；調(diào)試和優(yōu)化機器人結(jié)構(gòu)，確保其正常運行。 |
2 |
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4 |
機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計項目實踐 |
綜合運用所學(xué)知識，設(shè)計一個具有特定功能的智能機器人結(jié)構(gòu)，通過3D打印將結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，并在卓越之星構(gòu)型結(jié)構(gòu)擴展接口上進行擴展驗證。完成需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、樣機制作的整個過程，最后進行項目展示和評價。 |
6 |
嵌入式單片機系統(tǒng)
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嵌入式單片機系統(tǒng)（24課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
嵌入式ARM系統(tǒng) |
講解MCU、ARM處理器的概念，熟悉卓越之星嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，使用Keil建立工程。 |
2 |
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2 |
點亮LED實驗 |
基于卓越之星控制器，學(xué)習如何使用寄存器、庫函數(shù)點亮LED。 |
2 |
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3 |
定時器中斷實驗 |
學(xué)習定時器原理，如何實現(xiàn)定時器中斷。 |
2 |
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4 |
按鍵響應(yīng) |
學(xué)習如何監(jiān)控按鍵輸入，基于狀態(tài)機消除抖動，實現(xiàn)長按、雙擊等高級按鍵功能。 |
2 |
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5 |
狀態(tài)機綜合實驗 |
基于一個綜合性案例，強化對于狀態(tài)機的理解。 |
2 |
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6 |
串口通信實驗 |
了解串口通信的原理，學(xué)習如何基于卓越之星嵌入式控制器進行串口通信。 |
2 |
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7 |
SPI通信實驗 |
學(xué)習SPI原理，如何基于SPI訪問卓越之星控制器的存儲器模塊。 |
2 |
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8 |
液晶屏顯示實驗 |
實現(xiàn)如何基于SPI控制卓越之星控制器TFT屏幕顯示不同內(nèi)容。 |
2 |
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9 |
IIC通信實驗 |
實現(xiàn)如何基于卓越之星控制器學(xué)習IIC通訊，并采集芯片溫度。 |
2 |
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10 |
ADC通信實驗 |
了解ADC通信原理，實現(xiàn)ADC通訊采集傳感器數(shù)據(jù)。 |
2 |
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11 |
總線式傳感器信息讀取實驗 |
了解如何通過總線式串口讀取多傳感器信息。 |
2 |
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12 |
總線式舵機驅(qū)動控制實驗 |
了解如何通過總線式串口控制多路總線式舵機。 |
2 |
機器人操作系統(tǒng)
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機器人操作系統(tǒng)（24課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
機器人操作系統(tǒng)入門 |
了解什么是ROS機器人操作系統(tǒng)，ROS的系統(tǒng)組成，ROS的運行原理，實現(xiàn)一個ROS節(jié)點。 |
2 |
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2 |
主題與消息 |
了解ROS的主題與消息機制，基于C++和Python實現(xiàn)主題與消息，實現(xiàn)自定義主題與消息。 |
2 |
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3 |
服務(wù) |
了解ROS的服務(wù)機制，基于C++和Python實現(xiàn)服務(wù)的服務(wù)端與客戶端，實現(xiàn)自定義服務(wù)。 |
2 |
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4 |
參數(shù) |
了解ROS的參數(shù)機制，基于C++和Python實現(xiàn)參數(shù)的增、刪、改、查。 |
2 |
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5 |
動作 |
了解ROS的動作機制，基于C++和Python實現(xiàn)動作的服務(wù)端與客戶端，實現(xiàn)自定義action。 |
2 |
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6 |
ROS中的調(diào)試與日志 |
了解ROS工具箱中的rviz工具與rqt工具，了解ROS的日志系統(tǒng)，掌握調(diào)試ROS程序的方法。 |
2 |
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7 |
ROS動態(tài)參數(shù) |
了解ROS中的高級功能-動態(tài)參數(shù)原理和運行機制，實現(xiàn)使用動態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)機器人運動速度。 |
2 |
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8 |
ROS機器人綜合應(yīng)用實驗 |
基于模塊化機器人套件，自己動手組裝一個機器人，并在機器人ROS控制器上部署運行機器人最常用的應(yīng)用功能--定位與導(dǎo)航，熟悉ROS如何應(yīng)用在機器人上。 |
6 |
機器人感知傳感技術(shù)
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機器人感知傳感技術(shù)（12課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
機器人慣性測量單元實驗 |
了解慣性測量單元的工作原理，掌握慣性測量單元的通訊接口，學(xué)習ROS中如何使用IMU數(shù)據(jù)，如何依賴IMU數(shù)據(jù)輔助導(dǎo)航。 |
2 |
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2 |
機器人碰撞傳感器實驗 |
學(xué)習碰撞傳感器的工作原理，掌握碰撞傳感器的測試調(diào)試方法，實現(xiàn)一個基于碰撞傳感器避障的功能。 |
2 |
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3 |
機器視覺與視覺系統(tǒng)實驗 |
學(xué)習視覺傳感器的工作原理，掌握攝像頭的驅(qū)動方法，掌握攝像頭數(shù)據(jù)如何用ROS獲取，視覺如何輔助導(dǎo)航。 |
2 |
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4 |
機器人超聲/TOF傳感器實驗 |
學(xué)習超聲/TOF的工作原理，如何調(diào)試卓越之星超聲/TOF傳感器，如何使用超聲/TOF傳感器輔助避障。 |
2 |
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5 |
機器人激光雷達傳感器實驗 |
學(xué)習激光雷達傳感器的原理，使用ROS獲取激光雷達傳感器數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)激光雷達濾波和激光雷達避障。 |
2 |
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6 |
機器人里程計實驗 |
學(xué)習里程計的原理，使用ROS獲取里程計的信息，并實現(xiàn)里程計的校準和基于里程計的導(dǎo)航。 |
2 |
機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
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機器人控制系統(tǒng)設(shè)計（10課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
電機驅(qū)動與編碼器開發(fā) |
詳解如何基于卓越之星嵌入式控制器驅(qū)動電機與獲取編碼器。 |
2 |
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2 |
電機速度環(huán)控制 |
詳解如何基于卓越之星嵌入式控制器進行有刷直流電機速度環(huán)控制。 |
2 |
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3 |
差動/全向運動模型控制 |
詳解如何基于卓越之星嵌入式控制器進行不同運動模型的電機控制。 |
2 |
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4 |
ROS速度控制與位置反饋 |
ROS端進行速度控制與基于里程計/IMU的位置反饋 |
2 |
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5 |
ROS位置環(huán)路PID控制 |
基于速度控制與位置反饋，在ROS端實現(xiàn)一個位置控制器。 |
2 |
機器視覺與人工智能
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機器視覺與人工智能（24課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
圖像基本操作 |
圖像的加載、保存，攝像頭視頻流獲取，WEB視頻流獲取。 |
2 |
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2 |
圖像基礎(chǔ) |
圖像描述，像素訪問，顏色空間轉(zhuǎn)換。 |
2 |
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3 |
圖像處理 |
圖像平滑，圖像銳化，圖像二值化，縮放與旋轉(zhuǎn)。 |
2 |
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4 |
特征提取 |
邊緣檢測，角點檢測，輪廓檢測。 |
2 |
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5 |
特征匹配 |
基于特征/模板的匹配方法。 |
2 |
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6 |
目標檢測1 |
基于顏色/形狀的目標檢測。 |
2 |
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7 |
目標檢測2 |
基于Haar特征的人臉檢測。 |
2 |
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8 |
目標檢測3 |
基于HOG特征的行人檢測。 |
2 |
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9 |
目標跟蹤 |
基于卡爾曼濾波/光流法的目標跟蹤。 |
2 |
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10 |
相機標定 |
基于棋盤格對相機進行外參標定。 |
2 |
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11 |
二維碼檢測 |
使用Apriltag進行二維碼的識別和定位。 |
2 |
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12 |
深度學(xué)習的目標檢測 |
基于PaddlePaddle訓(xùn)練Yolo模型，并部署在機器人上，進行目標檢測與分類。 |
2 |
機器人學(xué)
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機器人學(xué)（10課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
機械臂裝配 |
基于一款模塊化機器人平臺，針對機械臂的單關(guān)節(jié)舵機驅(qū)動進行調(diào)試，完成機械臂整機的拼裝，理解運動學(xué)機構(gòu)關(guān)節(jié)/連桿等的概念，為后續(xù)運動學(xué)實驗打下良好基礎(chǔ)。 |
2 |
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2 |
正逆運動學(xué)分析與計算 |
控制機械臂各單元關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動到指定位置，根據(jù)角度和連桿計算出末端位置，并測量實際位置，計算理論值與實際值的偏差。 |
2 |
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3 |
基于距離傳感器逆運算抓取實驗 |
基于機械臂構(gòu)型前方的距離傳感器，獲取最前方物體到機械臂基坐標系的位置，使用逆運算實現(xiàn)機械臂抓取此物體。 |
2 |
|
4 |
基于視覺傳感器逆運算抓取實驗 |
基于攝像頭識別不同顏色的物料塊，確定物料塊位置，再通過逆運算計算出關(guān)節(jié)角度，驅(qū)動機械臂完成抓取。 |
2 |
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5 |
moveit！規(guī)控實驗 |
基于movit配置機械臂運動包，實現(xiàn)指定位置的運動規(guī)劃與執(zhí)行，為后續(xù)實現(xiàn)多軸機械臂打下良好基礎(chǔ)。 |
2 |
機器人導(dǎo)航定位
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機器人導(dǎo)航定位（16課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
運動模型 |
詳解機器人差分/全向運動模型與計算。 |
2 |
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2 |
ROS中的導(dǎo)航定位 |
基于卓越之星/智行平臺體驗ROS的導(dǎo)航定位功能，理解機器人導(dǎo)航定位框架。 |
2 |
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3 |
坐標系統(tǒng) |
理解機器人導(dǎo)航坐標系，熟悉TF變換工具。 |
2 |
|
4 |
地圖系統(tǒng) |
學(xué)習概率柵格地圖，如何構(gòu)建一個概率柵格地圖。 |
2 |
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5 |
SLAM系統(tǒng) |
了解地圖模型，如何基于傳感器構(gòu)建地圖。 |
2 |
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6 |
全局路徑規(guī)劃 |
實現(xiàn)一個基于A*的全局路徑規(guī)劃算法。 |
2 |
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7 |
局部路徑規(guī)劃 |
實現(xiàn)一個基于DWA的局部路徑規(guī)劃算法。 |
2 |
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8 |
脫困算法 |
實現(xiàn)一個機器人卡死后基于傳感器盲走脫困算法。 |
2 |
機器人人機交互
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機器人人機交互（8課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
基于界面的人機交互實驗 |
基于Pyqt編寫圖形界面實現(xiàn)人機交互。 |
2 |
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2 |
智能語音人機交互實驗 |
基于人工智能技術(shù)實現(xiàn)語音轉(zhuǎn)文字和文字轉(zhuǎn)語音，并通過語音控制不同形態(tài)的機器人運動。 |
2 |
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3 |
基于人臉識別的人機交互 |
基于人工智能技術(shù)實現(xiàn)人臉識別的人機交互，實現(xiàn)機器人交互解鎖功能。 |
2 |
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4 |
基于深度學(xué)習手勢識別的人機交互 |
基于視覺與人工智能技術(shù)實現(xiàn)機器人手勢識別的人機交互，可以基于不同的手勢執(zhí)行不同的動作。 |
2 |
智能機器人綜合實踐
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智能機器人綜合實踐（32課時） |
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課次 |
課程名稱 |
內(nèi)容 |
課時 |
|---|---|---|---|
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1 |
場景描述與任務(wù)分析 |
介紹行業(yè)應(yīng)用場景，根據(jù)行業(yè)應(yīng)用場景確定機器人平臺的設(shè)計思路與性能指標參數(shù)。了解機器人的各個組成模塊及整體系統(tǒng)。 |
2 |
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2 |
ROS通訊案例開發(fā) |
對如何在機器人上編程開發(fā)進行教學(xué)與實踐，對綜合實踐涉及到的ROS通訊方式進行開發(fā)，完成基于ROS的主題消息通訊案例。 |
2 |
|
3 |
激光雷達數(shù)據(jù)調(diào)試 |
對激光雷達進行數(shù)據(jù)調(diào)試，進行數(shù)據(jù)濾波。 |
2 |
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4 |
IMU數(shù)據(jù)調(diào)試 |
對IMU進行數(shù)據(jù)調(diào)試，并去除零偏。 |
2 |
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5 |
深度相機調(diào)試 |
對深度相機進行數(shù)據(jù)調(diào)試，并過濾地面。 |
2 |
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6 |
超聲/TOF調(diào)試 |
對超聲/TOF進行數(shù)據(jù)調(diào)試。 |
2 |
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7 |
碰撞傳感器調(diào)試 |
對碰撞傳感器進行數(shù)據(jù)調(diào)試。 |
2 |
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8 |
運動控制調(diào)試 |
對機器人底盤進行調(diào)試，進行運動控制實踐。 |
2 |
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9 |
里程計數(shù)據(jù)獲取與校準 |
獲取里程計信息，進行里程計校準。 |
2 |
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10 |
建圖與定位調(diào)試 |
對機載SLAM系統(tǒng)進行調(diào)試，構(gòu)建環(huán)境地圖，獲取機器人實時位姿與坐標變換。 |
2 |
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11 |
導(dǎo)航與避障系統(tǒng)調(diào)試 |
對機載導(dǎo)航定位系統(tǒng)進行調(diào)試，將感知到的障礙物加入代價地圖，實現(xiàn)路徑規(guī)劃，脫困，可以規(guī)劃路徑到指定地點，可以一鍵實現(xiàn)全覆蓋路徑規(guī)劃。 |
2 |
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12 |
視覺系統(tǒng)調(diào)試 |
根據(jù)任務(wù)，基于相機進行物體顏色、形狀、Apriltag、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等識別，進行巡線與視覺跟蹤。 |
2 |
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13 |
執(zhí)行機構(gòu)調(diào)試 |
對任務(wù)所需的機械臂/機械爪/射擊模塊進行調(diào)試，可以順利完成動作執(zhí)行。 |
2 |
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14 |
整體業(yè)務(wù)邏輯編程開發(fā)與調(diào)試 |
在機器人上進行編程開發(fā)，串聯(lián)各個模塊，并進行調(diào)試，完成主線式任務(wù)。 |
4 |
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15 |
演示與匯報 |
在實際場地進行演示與匯報。 |
2 |