產(chǎn)品與課程
"卓越之星"模塊化機器人
配套的實(shí)驗課程：《機器人軟件開(kāi)發(fā)基礎》《機器人結構設計》《嵌入式單片機系統》《機器人操作系統》《機器人感知傳感技術(shù)》《機器人控制系統設計》《機器視覺(jué)與人工智能》《機器人學(xué)》《機器人導航定位》《機器人人機交互》《智能機器人綜合實(shí)踐》。
對應的競賽：兩個(gè)白名單大賽的5個(gè)項目，及一個(gè)機器人競賽指數榜單大賽的4個(gè)項目。
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配套的實(shí)驗課程簡(jiǎn)介 ?。ㄗⅲ簩?shí)驗課程大綱按照每個(gè)實(shí)驗2個(gè)課時(shí)來(lái)描述，具體每個(gè)實(shí)驗需要的課時(shí)數與學(xué)生的專(zhuān)業(yè)及已學(xué)的前置課有關(guān)，我司提供定制化的服務(wù)，根據用戶(hù)的實(shí)際情況和需求，通過(guò)對課程內容的重新組合和裁剪協(xié)助用戶(hù)制定每門(mén)課程的具體內容和課時(shí)數。） |
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序號 |
配套的實(shí)驗課程名稱(chēng) |
對應的專(zhuān)業(yè)基礎及核心課程 |
支撐課時(shí) |
|---|---|---|---|
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1 |
《機器人軟件開(kāi)發(fā)基礎》 |
《Linux系統》 |
20 |
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2 |
《機器人結構設計》 |
《機械設計基礎》 |
12 |
|
3 |
《嵌入式單片機系統》 |
《嵌入式系統》 |
24 |
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4 |
《機器人操作系統》 |
《ROS機器人操作系統》 |
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 |
|
6 |
《機器人控制系統設計》 |
《自動(dòng)控制原理》 |
10 |
|
7 |
《機器視覺(jué)與人工智能》 |
《計算機視覺(jué)》 |
24 |
|
8 |
《機器人學(xué)》 |
《機器人學(xué)》 |
10 |
|
9 |
《機器人導航定位》 |
《SLAM技術(shù)》 |
16 |
|
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(shí)踐》 |
《專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)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(lèi)、自動(dòng)化類(lèi)、電子信息類(lèi)等新工科專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程的實(shí)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構形式，支持對各個(gè)組件（處理器，控制器，電子電路，電機，舵機，傳感器，結構件等）進(jìn)行單獨調試與教學(xué)，預置了豐富的構型庫作為參考，支持設計搭建出多種主流應用場(chǎng)景的機器人。AI處理器搭載ROS機器人操作系統與各種傳感器驅動(dòng)軟件，配有ROS/Python的調用接口，內置人工智能預訓練模型，既可以通過(guò)Python的API直接調用返回AI推理結果，又可以通過(guò)代碼加載預訓練模型，還可以根據教程自己訓練優(yōu)化各種AI模型。配有完善的構型搭建指南和全面系統的實(shí)驗指導書(shū)。具有上手簡(jiǎn)單、全面開(kāi)源、擴展性強、教學(xué)資源豐富、覆蓋面廣的特點(diǎn)，適用于相關(guān)工科專(zhuān)業(yè)多門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程的實(shí)驗教學(xué)。
構型示例如下：
配套的實(shí)驗課程大綱如下：
機器人軟件開(kāi)發(fā)基礎（Python，C++，Linux）
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機器人軟件開(kāi)發(fā)基礎 |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
Linux基礎 |
Linux特點(diǎn)，指令集，權限與用戶(hù)。 |
2 |
|
2 |
Linux進(jìn)程 |
Linux系統進(jìn)程的概念，進(jìn)程管理。 |
2 |
|
3 |
C++編譯原理 |
編譯器，編譯過(guò)程，CMake語(yǔ)法，使用IDE配置C++編譯工程。 |
2 |
|
4 |
C++基本語(yǔ)法 |
C++基本變量與數據類(lèi)型，運算符，控制結構，函數，指針，類(lèi)與對象。 |
2 |
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5 |
C++機器人應用 |
C++中機器人開(kāi)發(fā)常用的標準庫，關(guān)聯(lián)容器，多線(xiàn)程開(kāi)發(fā)。 |
2 |
|
6 |
Python初級 |
Python在機器人開(kāi)發(fā)中的作用，Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介，Python運算符，數據結構，控制結構等基本語(yǔ)法。 |
2 |
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7 |
Python進(jìn)階 |
Python文件操作，面向對象編程。 |
2 |
|
8 |
Linux串口通信 |
基于Linux系統的串口通信開(kāi)發(fā)。 |
2 |
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9 |
Linux網(wǎng)絡(luò )通訊 |
基于Linux系統的網(wǎng)絡(luò )通信開(kāi)發(fā)。 |
2 |
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10 |
Linux綜合實(shí)驗 |
圍繞一個(gè)綜合軟件開(kāi)發(fā)項目，學(xué)習Linux編程。 |
2 |
機器人結構設計
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機器人結構設計(12課時(shí)) |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
機器人材料選擇與處理 |
研究金屬、塑料、復合材料等常見(jiàn)機器人材料的性能；選擇合適的材料進(jìn)行設計，并學(xué)習相關(guān)的處理技術(shù)；制作簡(jiǎn)單的材料樣本并測試其性能。 |
2 |
|
2 |
機器人主體結構設計 |
學(xué)習常見(jiàn)的機器人主體結構類(lèi)型；利用CAD軟件設計一個(gè)簡(jiǎn)單的機器人主體結構；對設計進(jìn)行有限元分析，確保滿(mǎn)足設計要求。 |
2 |
|
3 |
機器人結構裝配與調試 |
準備零件和工具，根據搭建手冊進(jìn)行卓越之星機器人結構的裝配；對裝配完成的機器人進(jìn)行基本的運動(dòng)測試；調試和優(yōu)化機器人結構，確保其正常運行。 |
2 |
|
4 |
機器人結構設計項目實(shí)踐 |
綜合運用所學(xué)知識，設計一個(gè)具有特定功能的智能機器人結構，通過(guò)3D打印將結構實(shí)現，并在卓越之星構型結構擴展接口上進(jìn)行擴展驗證。完成需求分析、結構設計、樣機制作的整個(gè)過(guò)程，最后進(jìn)行項目展示和評價(jià)。 |
6 |
嵌入式單片機系統
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嵌入式單片機系統（24課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
嵌入式ARM系統 |
講解MCU、ARM處理器的概念，熟悉卓越之星嵌入式系統架構，使用Keil建立工程。 |
2 |
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2 |
點(diǎn)亮LED實(shí)驗 |
基于卓越之星控制器，學(xué)習如何使用寄存器、庫函數點(diǎn)亮LED。 |
2 |
|
3 |
定時(shí)器中斷實(shí)驗 |
學(xué)習定時(shí)器原理，如何實(shí)現定時(shí)器中斷。 |
2 |
|
4 |
按鍵響應 |
學(xué)習如何監控按鍵輸入，基于狀態(tài)機消除抖動(dòng)，實(shí)現長(cháng)按、雙擊等高級按鍵功能。 |
2 |
|
5 |
狀態(tài)機綜合實(shí)驗 |
基于一個(gè)綜合性案例，強化對于狀態(tài)機的理解。 |
2 |
|
6 |
串口通信實(shí)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(jìn)行串口通信。 |
2 |
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7 |
SPI通信實(shí)驗 |
學(xué)習SPI原理，如何基于SPI訪(fǎng)問(wèn)卓越之星控制器的存儲器模塊。 |
2 |
|
8 |
液晶屏顯示實(shí)驗 |
實(shí)現如何基于SPI控制卓越之星控制器TFT屏幕顯示不同內容。 |
2 |
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9 |
IIC通信實(shí)驗 |
實(shí)現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(shí)驗 |
了解ADC通信原理，實(shí)現ADC通訊采集傳感器數據。 |
2 |
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11 |
總線(xiàn)式傳感器信息讀取實(shí)驗 |
了解如何通過(guò)總線(xiàn)式串口讀取多傳感器信息。 |
2 |
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12 |
總線(xiàn)式舵機驅動(dòng)控制實(shí)驗 |
了解如何通過(guò)總線(xiàn)式串口控制多路總線(xiàn)式舵機。 |
2 |
機器人操作系統
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機器人操作系統（24課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
機器人操作系統入門(mén) |
了解什么是ROS機器人操作系統，ROS的系統組成，ROS的運行原理，實(shí)現一個(gè)ROS節點(diǎn)。 |
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(shí)現主題與消息，實(shí)現自定義主題與消息。 |
2 |
|
3 |
服務(wù) |
了解ROS的服務(wù)機制，基于C++和Python實(shí)現服務(wù)的服務(wù)端與客戶(hù)端，實(shí)現自定義服務(wù)。 |
2 |
|
4 |
參數 |
了解ROS的參數機制，基于C++和Python實(shí)現參數的增、刪、改、查。 |
2 |
|
5 |
動(dòng)作 |
了解ROS的動(dòng)作機制，基于C++和Python實(shí)現動(dòng)作的服務(wù)端與客戶(hù)端，實(shí)現自定義action。 |
2 |
|
6 |
ROS中的調試與日志 |
了解ROS工具箱中的rviz工具與rqt工具，了解ROS的日志系統，掌握調試ROS程序的方法。 |
2 |
|
7 |
ROS動(dòng)態(tài)參數 |
了解ROS中的高級功能-動(dòng)態(tài)參數原理和運行機制，實(shí)現使用動(dòng)態(tài)參數調節機器人運動(dòng)速度。 |
2 |
|
8 |
ROS機器人綜合應用實(shí)驗 |
基于模塊化機器人套件，自己動(dòng)手組裝一個(gè)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用功能--定位與導航，熟悉ROS如何應用在機器人上。 |
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(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
機器人慣性測量單元實(shí)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數據，如何依賴(lài)IMU數據輔助導航。 |
2 |
|
2 |
機器人碰撞傳感器實(shí)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試方法，實(shí)現一個(gè)基于碰撞傳感器避障的功能。 |
2 |
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3 |
機器視覺(jué)與視覺(jué)系統實(shí)驗 |
學(xué)習視覺(jué)傳感器的工作原理，掌握攝像頭的驅動(dòng)方法，掌握攝像頭數據如何用ROS獲取，視覺(jué)如何輔助導航。 |
2 |
|
4 |
機器人超聲/TOF傳感器實(shí)驗 |
學(xué)習超聲/TOF的工作原理，如何調試卓越之星超聲/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(shí)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據，并實(shí)現激光雷達濾波和激光雷達避障。 |
2 |
|
6 |
機器人里程計實(shí)驗 |
學(xué)習里程計的原理，使用ROS獲取里程計的信息，并實(shí)現里程計的校準和基于里程計的導航。 |
2 |
機器人控制系統設計
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機器人控制系統設計（10課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
電機驅動(dòng)與編碼器開(kāi)發(fā) |
詳解如何基于卓越之星嵌入式控制器驅動(dòng)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(jìn)行有刷直流電機速度環(huán)控制。 |
2 |
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3 |
差動(dòng)/全向運動(dòng)模型控制 |
詳解如何基于卓越之星嵌入式控制器進(jìn)行不同運動(dòng)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(jìn)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(shí)現一個(gè)位置控制器。 |
2 |
機器視覺(jué)與人工智能
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機器視覺(jué)與人工智能（24課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
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 |
|
2 |
圖像基礎 |
圖像描述，像素訪(fǎng)問(wèn)，顏色空間轉換。 |
2 |
|
3 |
圖像處理 |
圖像平滑，圖像銳化，圖像二值化，縮放與旋轉。 |
2 |
|
4 |
特征提取 |
邊緣檢測，角點(diǎn)檢測，輪廓檢測。 |
2 |
|
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 |
|
8 |
目標檢測3 |
基于HOG特征的行人檢測。 |
2 |
|
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(pán)格對相機進(jìn)行外參標定。 |
2 |
|
11 |
二維碼檢測 |
使用Apriltag進(jìn)行二維碼的識別和定位。 |
2 |
|
12 |
深度學(xué)習的目標檢測 |
基于PaddlePaddle訓練Yolo模型，并部署在機器人上，進(jìn)行目標檢測與分類(lèi)。 |
2 |
機器人學(xué)
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機器人學(xué)（10課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
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)節舵機驅動(dòng)進(jìn)行調試，完成機械臂整機的拼裝，理解運動(dòng)學(xué)機構關(guān)節/連桿等的概念，為后續運動(dòng)學(xué)實(shí)驗打下良好基礎。 |
2 |
|
2 |
正逆運動(dòng)學(xué)分析與計算 |
控制機械臂各單元關(guān)節轉動(dòng)到指定位置，根據角度和連桿計算出末端位置，并測量實(shí)際位置，計算理論值與實(shí)際值的偏差。 |
2 |
|
3 |
基于距離傳感器逆運算抓取實(shí)驗 |
基于機械臂構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(shí)現機械臂抓取此物體。 |
2 |
|
4 |
基于視覺(jué)傳感器逆運算抓取實(shí)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(guò)逆運算計算出關(guān)節角度，驅動(dòng)機械臂完成抓取。 |
2 |
|
5 |
moveit！規控實(shí)驗 |
基于movit配置機械臂運動(dòng)包，實(shí)現指定位置的運動(dòng)規劃與執行，為后續實(shí)現多軸機械臂打下良好基礎。 |
2 |
機器人導航定位
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機器人導航定位（16課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
運動(dòng)模型 |
詳解機器人差分/全向運動(dòng)模型與計算。 |
2 |
|
2 |
ROS中的導航定位 |
基于卓越之星/智行平臺體驗ROS的導航定位功能，理解機器人導航定位框架。 |
2 |
|
3 |
坐標系統 |
理解機器人導航坐標系，熟悉TF變換工具。 |
2 |
|
4 |
地圖系統 |
學(xué)習概率柵格地圖，如何構建一個(gè)概率柵格地圖。 |
2 |
|
5 |
SLAM系統 |
了解地圖模型，如何基于傳感器構建地圖。 |
2 |
|
6 |
全局路徑規劃 |
實(shí)現一個(gè)基于A(yíng)*的全局路徑規劃算法。 |
2 |
|
7 |
局部路徑規劃 |
實(shí)現一個(gè)基于DWA的局部路徑規劃算法。 |
2 |
|
8 |
脫困算法 |
實(shí)現一個(gè)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(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
基于界面的人機交互實(shí)驗 |
基于Pyqt編寫(xiě)圖形界面實(shí)現人機交互。 |
2 |
|
2 |
智能語(yǔ)音人機交互實(shí)驗 |
基于人工智能技術(shù)實(shí)現語(yǔ)音轉文字和文字轉語(yǔ)音，并通過(guò)語(yǔ)音控制不同形態(tài)的機器人運動(dòng)。 |
2 |
|
3 |
基于人臉識別的人機交互 |
基于人工智能技術(shù)實(shí)現人臉識別的人機交互，實(shí)現機器人交互解鎖功能。 |
2 |
|
4 |
基于深度學(xué)習手勢識別的人機交互 |
基于視覺(jué)與人工智能技術(shù)實(shí)現機器人手勢識別的人機交互，可以基于不同的手勢執行不同的動(dòng)作。 |
2 |
智能機器人綜合實(shí)踐
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智能機器人綜合實(shí)踐（32課時(shí)） |
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課次 |
課程名稱(chēng) |
內容 |
課時(shí) |
|---|---|---|---|
|
1 |
場(chǎng)景描述與任務(wù)分析 |
介紹行業(yè)應用場(chǎng)景，根據行業(yè)應用場(chǎng)景確定機器人平臺的設計思路與性能指標參數。了解機器人的各個(gè)組成模塊及整體系統。 |
2 |
|
2 |
ROS通訊案例開(kāi)發(fā) |
對如何在機器人上編程開(kāi)發(fā)進(jìn)行教學(xué)與實(shí)踐，對綜合實(shí)踐涉及到的ROS通訊方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，完成基于ROS的主題消息通訊案例。 |
2 |
|
3 |
激光雷達數據調試 |
對激光雷達進(jìn)行數據調試，進(jìn)行數據濾波。 |
2 |
|
4 |
IMU數據調試 |
對IMU進(jìn)行數據調試，并去除零偏。 |
2 |
|
5 |
深度相機調試 |
對深度相機進(jìn)行數據調試，并過(guò)濾地面。 |
2 |
|
6 |
超聲/TOF調試 |
對超聲/TOF進(jìn)行數據調試。 |
2 |
|
7 |
碰撞傳感器調試 |
對碰撞傳感器進(jìn)行數據調試。 |
2 |
|
8 |
運動(dòng)控制調試 |
對機器人底盤(pán)進(jìn)行調試，進(jìn)行運動(dòng)控制實(shí)踐。 |
2 |
|
9 |
里程計數據獲取與校準 |
獲取里程計信息，進(jìn)行里程計校準。 |
2 |
|
10 |
建圖與定位調試 |
對機載SLAM系統進(jìn)行調試，構建環(huán)境地圖，獲取機器人實(shí)時(shí)位姿與坐標變換。 |
2 |
|
11 |
導航與避障系統調試 |
對機載導航定位系統進(jìn)行調試，將感知到的障礙物加入代價(jià)地圖，實(shí)現路徑規劃，脫困，可以規劃路徑到指定地點(diǎn)，可以一鍵實(shí)現全覆蓋路徑規劃。 |
2 |
|
12 |
視覺(jué)系統調試 |
根據任務(wù)，基于相機進(jìn)行物體顏色、形狀、Apriltag、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等識別，進(jìn)行巡線(xiàn)與視覺(jué)跟蹤。 |
2 |
|
13 |
執行機構調試 |
對任務(wù)所需的機械臂/機械爪/射擊模塊進(jìn)行調試，可以順利完成動(dòng)作執行。 |
2 |
|
14 |
整體業(yè)務(wù)邏輯編程開(kāi)發(fā)與調試 |
在機器人上進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，串聯(lián)各個(gè)模塊，并進(jìn)行調試，完成主線(xiàn)式任務(wù)。 |
4 |
|
15 |
演示與匯報 |
在實(shí)際場(chǎng)地進(jìn)行演示與匯報。 |
2 |