2024年度-機器人教學課件(共26張課件)課件x

機器人教學課件(共26張PPT)pptx1目錄機器人概述與發(fā)展歷程機器人核心技術解析機器人應用領域探討機器人編程基礎與實戰(zhàn)演練機器人硬件組成及選型指導機器人操作系統(tǒng)ROS入門與進階機器人視覺識別技術應用拓展總結回顧與課程展望201機器人概述與發(fā)展歷程Part3一種能夠自動執(zhí)行任務的機器系統(tǒng)，具有感知、決策、行動和交互等能力。機器人定義根據(jù)應用場景和功能，機器人可分為工業(yè)機器人、服務機器人、特種機器人等。機器人分類機器人定義及分類4發(fā)展歷程回顧第一代機器人示教再現(xiàn)型機器人，通過人工示教編程或簡單控制實現(xiàn)單一任務。第二代機器人感知型機器人，配備傳感器和計算機視覺技術，能夠感知環(huán)境并作出相應反應。第三代機器人智能型機器人，具備自主學習和決策能力，能夠適應復雜環(huán)境和任務。5未來趨勢展望人機協(xié)作隨著人工智能技術的發(fā)展，未來機器人將更加注重與人類的協(xié)作，共同完成任務。應用領域拓展隨著技術進步和應用需求增加，機器人將在更多領域得到應用，如醫(yī)療、教育、娛樂等。自主化機器人將具備更高的自主性和智能化水平，能夠獨立完成復雜任務。多模態(tài)交互未來機器人將支持更多種交互方式，如語音、手勢、表情等，提高用戶體驗。602機器人核心技術解析Part7

傳感器技術傳感器種類與原理介紹常見傳感器類型，如光電、壓力、溫度等，并解釋其工作原理。傳感器在機器人中的應用闡述傳感器如何幫助機器人感知環(huán)境，如距離測量、物體識別等。傳感器數(shù)據(jù)處理探討傳感器數(shù)據(jù)的獲取、處理和分析方法，以及如何提高數(shù)據(jù)準確性。803控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)探討機器人控制系統(tǒng)的硬件組成，如微控制器、電機驅(qū)動器等。01控制理論基礎簡要介紹控制理論的基本概念，如開環(huán)與閉環(huán)控制、PID控制等。02機器人控制策略闡述機器人控制策略的設計和實現(xiàn)方法，包括軌跡規(guī)劃、力控制等?？刂萍夹g9簡要介紹機器學習的基本概念和常用算法，如監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習等。機器學習基礎闡述深度學習在機器人視覺、語音識別等領域的應用。深度學習在機器人中的應用探討強化學習在機器人控制中的應用，如路徑規(guī)劃、自主導航等。強化學習與機器人控制介紹自然語言處理技術在機器人交互中的應用，如語音合成、對話系統(tǒng)等。自然語言處理與機器人交互人工智能技術1003機器人應用領域探討Part11機器人可替代人工完成重復、危險或高精度的生產(chǎn)任務，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。自動化生產(chǎn)線焊接、切割與噴涂物料搬運與倉儲機器人可應用于焊接、切割和噴涂等工藝，減少人工操作對工人健康的影響。機器人可實現(xiàn)物料自動搬運、分類和存儲，提高物流效率和準確性。030201工業(yè)制造領域應用12手術協(xié)助操作機器人可協(xié)助醫(yī)生進行精細的手術操作，提高手術成功率和患者康復速度?？祻陀柧毰c治療機器人可為患者提供個性化的康復訓練和治療方案，幫助患者恢復身體功能。遠程醫(yī)療與健康監(jiān)測機器人可實現(xiàn)遠程醫(yī)療服務和健康監(jiān)測，為患者提供及時、便捷的醫(yī)療服務。醫(yī)療健康領域應用13123機器人可作為STEM教育的有力工具，幫助學生理解科學、技術、工程和數(shù)學等學科知識。STEM教育機器人可為學生提供編程和算法學習的實踐平臺，提高學生的計算思維和創(chuàng)新能力。編程與算法學習機器人可為職業(yè)技能培訓和職業(yè)教育提供模擬實操環(huán)境，幫助學生掌握實際操作技能。技能培訓與職業(yè)教育教育培訓領域應用1404機器人編程基礎與實戰(zhàn)演練Part15介紹并演示如何安裝適用于機器人編程的軟件，如RobotOperatingSystem(ROS)、MicrosoftRoboticsDeveloperStudio等。安裝編程軟件詳細講解如何配置編程環(huán)境，包括設置編程語言、安裝必要的庫和依賴項等。配置開發(fā)環(huán)境介紹常用的機器人編程工具，如集成開發(fā)環(huán)境（IDE）、代碼編輯器、調(diào)試工具等，并演示如何使用它們進行機器人編程。編程工具介紹編程環(huán)境搭建與配置16基礎編程語法講解變量與數(shù)據(jù)類型解釋變量和數(shù)據(jù)類型的概念，并演示如何在機器人編程中定義和使用變量。控制結構詳細介紹條件語句、循環(huán)語句等控制結構，并通過實例演示如何在機器人編程中使用它們。函數(shù)與模塊講解函數(shù)和模塊的概念，演示如何定義和調(diào)用函數(shù)，以及如何使用模塊來組織和管理代碼。錯誤處理與調(diào)試介紹錯誤處理和調(diào)試的方法，包括異常處理、日志記錄、斷點調(diào)試等，以幫助學生在編寫機器人程序時能夠及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。17實戰(zhàn)項目：簡易機器人制作項目介紹簡要介紹實戰(zhàn)項目的目標和要求，包括機器人的功能、性能指標等。測試與優(yōu)化指導學生進行機器人的測試和優(yōu)化工作，包括調(diào)整參數(shù)、優(yōu)化算法等，以提高機器人的性能表現(xiàn)。硬件搭建詳細講解如何搭建簡易機器人的硬件平臺，包括選擇合適的硬件組件、連接電路等。軟件編程指導學生編寫機器人的控制程序，包括實現(xiàn)機器人的基本功能、與硬件的通信等。1805機器人硬件組成及選型指導Part19主要硬件組成介紹控制器機器人的“大腦”，負責接收、處理和發(fā)送指令，控制機器人的行動。電源為機器人提供動力，保證其正常運行。驅(qū)動器將控制器的指令轉化為機器人的動作，驅(qū)動機器人的運動。執(zhí)行器根據(jù)控制器的指令，執(zhí)行相應的動作，如抓取、移動等。傳感器感知外部環(huán)境信息，如距離、溫度、光線等，為機器人提供決策依據(jù)。20根據(jù)機器人需求和預算，選擇性能穩(wěn)定、功能強大的控制器，如Arduino、RaspberryPi等?？刂破鬟x型根據(jù)機器人的功耗需求和移動性要求，選擇合適的電源，如鋰電池、鎳氫電池等。電源選型根據(jù)機器人的運動方式和負載需求，選擇合適的驅(qū)動器，如直流電機、步進電機、伺服電機等。驅(qū)動器選型根據(jù)機器人需要感知的環(huán)境信息，選擇相應的傳感器，如紅外傳感器、超聲波傳感器、攝像頭等。傳感器選型根據(jù)機器人的動作需求，選擇合適的執(zhí)行器，如舵機、氣缸、液壓缸等。執(zhí)行器選型0201030405關鍵元器件選型建議211423硬件連接與調(diào)試方法硬件連接按照電路圖和接線說明，正確連接控制器、驅(qū)動器、傳感器和執(zhí)行器等硬件。軟件配置根據(jù)硬件選型和連接方式，配置相應的軟件環(huán)境，如驅(qū)動程序、控制程序等。功能測試對各個硬件模塊進行功能測試，確保它們能夠正常工作。系統(tǒng)調(diào)試對整個機器人系統(tǒng)進行調(diào)試，檢查各個模塊之間的通信和協(xié)作是否正常。2206機器人操作系統(tǒng)ROS入門與進階Part23

ROS基本概念及功能介紹ROS（RobotOperatingSystem）是一個面向機器人的開源軟件框架，提供了一系列軟件庫和工具，幫助開發(fā)者快速構建機器人應用。ROS的主要功能包括硬件抽象、設備驅(qū)動、消息傳遞、包管理、可視化工具等，旨在簡化機器人軟件開發(fā)過程，提高開發(fā)效率。ROS支持多種編程語言，如C、Python等，并提供了豐富的API接口和開發(fā)工具，方便開發(fā)者進行二次開發(fā)和定制。24STEP01STEP02STEP03ROS安裝配置教程安裝ROS詳細講解如何配置ROS的工作環(huán)境，包括創(chuàng)建工作空間、設置環(huán)境變量、安裝依賴項等。配置ROS環(huán)境安裝ROS工具介紹常用的ROS工具，如rviz、rqt等，并提供安裝和使用教程。介紹ROS的安裝步驟，包括選擇適合的ROS版本、下載ROS安裝包、配置環(huán)境變量等。25介紹ROS中常用的基本命令，如rosrun、roslaunch、roscd等，以及它們的使用方法和示例?；久钤敿氈v解ROS中的消息傳遞機制，包括發(fā)布者（Publisher）和訂閱者（Subscriber）模型，以及如何使用ROS消息進行通信。消息傳遞介紹ROS中的服務（Service）和操作（Action）概念，以及如何使用它們實現(xiàn)機器人任務的遠程調(diào)用和監(jiān)控。服務與操作講解ROS中的參數(shù)服務器（ParameterServer）功能，包括如何設置和獲取參數(shù)值，以及參數(shù)服務器的使用場景和示例。參數(shù)服務器ROS常用命令和操作指南2607機器人視覺識別技術應用拓展Part27圖像采集預處理圖像分割特征提取圖像采集和處理技術01020304通過高分辨率相機或圖像傳感器獲取環(huán)境圖像，為后續(xù)處理提供數(shù)據(jù)基礎。對原始圖像進行去噪、增強、歸一化等操作，提高圖像質(zhì)量，為后續(xù)處理提供便利。將圖像中感興趣的區(qū)域與背景或其他區(qū)域進行分離，提取出目標區(qū)域。從圖像中提取出能夠描述目標本質(zhì)的特征，如顏色、形狀、紋理等。28利用計算機視覺技術從圖像中提取出具有代表性、區(qū)分性的特征，如SIFT、SURF、ORB等。特征提取對提取出的特征進行量化描述，以便于后續(xù)的分類和識別。特征描述將不同圖像中的特征進行匹配，找出相似或相同的特征對，為后續(xù)的目標識別、跟蹤等提供基礎。特征匹配特征提取和匹配方法29目標定位確定目標在圖像中的具體位置，通常采用基于特征的方法或深度學習技術。目標跟蹤在連續(xù)幀圖像中對目標進行持續(xù)跟蹤，獲取目標的位置、速度等信息。算法優(yōu)化針對目標跟蹤和定位過程中存在的問題，如遮擋、光照變化等，對算法進行優(yōu)化和改進，提高跟蹤和定位的準確性和魯棒性。目標跟蹤和定位算法3008總結回顧與課程展望Part31關鍵知識點總結回顧機器人傳感器與感知介紹了機器人常用傳感器類型、工作原理及在機器人感知中的應用。機器人運動學與控制詳細講解了機器人運動學建模、正逆運動學求解、軌跡規(guī)劃與控制方法等關鍵知識點。機器人基本概念與分類介紹了機器人的定義、發(fā)展歷程、分類及應用領域。機器人自主導航與定位闡述了機器人自主導航的基本原理、定位方法及SLAM技術。機器人操作系統(tǒng)與編程介紹了ROS的基本概念、功能特點、常用命令及編程實踐。32學習成果展示01通過課程學習，學生能夠掌握機器人基本概念、運動學與控制、傳感器與感知、自主導航與定位等關鍵知識點，并具備一定的實踐操作能力。學習方法分享02學生可以采用多種學習方法，如課前預習、課后復習、小組討論、實踐操作等，以提高學習效果和興趣。學習心得與建議03學生可以分享自己的學習心得和體會，提出對課程的建議和改進意