移動機器人實驗室建設方案

方案簡介

移動機器人/智能無人車教學實驗室解決方案由教學和科研機器人專家——硅步機器人為高校機器人相關專業的實驗教學量身打造。

該解決方案以RIA E100移動機器人教學平臺為主要硬件設備,以流行的機器人操作系統ROS為軟件環境,可開設與移動機器人/無人車結構與工作原理、ROS應用軟件開發、移動機器人/無人車自主導航、傳感器數據采集與融合、機器人視覺等內容相關的各種類型的實驗。

移動機器人/智能無人車教學實驗室解決方案配有完善的教程和實驗指導書,可滿足機器人相關專業多門課程多個實驗/實踐環節的教學需要。

方案課程體系

硅步機器人結合其在機器人科研領域十多年的技術積累,將公司優勢力量引入機器人教學領域,旨在為國內機器人工程專業建設和機器人行業的發展貢獻自己的一份力量。硅步機器人提供《機器人操作系統(ROS)》、《機器人傳感與視覺》、《移動機器人控制技術》、《機器人動力學與控制》、《模塊化機器人控制技術》等課程的建設方案及全套教學資料,具體包括:

教材與參考書
課程大綱
教學多媒體課件
習題(試題)庫

這五門課程的學時設置、開設學期、推薦教材與先修課程如下表所示:

序號 課程名稱 總學時/實驗學時 開設學期 推薦教材 先修課程
1 機器人操作系統 48/20 4 ROS機器人開發實踐(胡春旭)機器人操作系統淺析(奧凱恩M.杰森)ROS入門實例(R.帕特里克.戈貝爾) 計算機文化基礎Linux操作系統C++程序設計語言(或python)
2 機器人傳感與視覺 40/16 5 機器視覺與傳感器技術(邵欣等) 電工技術機器人操作系統數字圖像處理
3 移動機器人控制技術 40/16 6 基于ROS的移動機器人技術(李振偉) 機器人導論機器人操作系統機器人傳感與視覺
4 機器人動力學與控制 48/12 7 工業機器人系統設計與應用(劉萬里) 機器人導論機器人操作系統機器人傳感與視覺
5 模塊化機器人控制技術 32/12 7 基于HEBI關節的模塊化機器人控制技術(黃金明、武玉強) 機器人導論自動控制理論機器人傳感與視覺
方案基本配置

移動機器人教學實驗室以輪式移動機器人教學平臺RIA E100為主要硬件設備,以硅步機器人焱炎學院ROS在線課程為主要教學資源。

該實驗室方案選型主要包括:

序號 設備名稱 設備臺(套)數 備注
1 RIA E100(整機) 20(按實際需求) 學生實驗
2 RIA E100(模塊化) 1 移動機器人構成及組裝演示
8 硅步焱炎學院
ROS在線課程學習賬號
21(按實際需求) ROS在線學習資源

特征和優勢

作為一款面向機器人相關專業實驗教學的移動機器人平臺,Gaitech E100具有如下特征和優勢:

堅實的硬件平臺

RIA E100擁有性能強勁的馬達和堅如磐石的底盤,用戶可以專注于應用開發而無需擔憂動力傳動系統。

強大的計算性能

RIA E100內置四核ARM A9樹莓派3單板計算機,可安裝和流暢運行Ubuntu和ROS機器人操作系統。

先進的導航算法

RIA E100內置先進的導航算法,能夠在建筑物內的兩個不同位置之間自主移動,靈活躲避障礙。

靈活的協同能力

不同的RIA E100接入同一ROS網絡后可互相訪問和協同執行某一任務。可與接入同一網絡的其他機器人進行協同工作。

充沛的電源動力

RIA E100配備24V 最大容量為35安培小時的電池;同時,E100可提供24V 5A、12V 5A和5V 5A三種電源。

RIA E100是硅步機器人專為機器人操作系統(ROS)與移動機器人實驗教學開發的多用途移動機器人平臺。RIA E100擁有堅實的硬件平臺和強勁的計算性能,標配Intel I5或者XU4處理器,內置先進的導航算法,完全支持機器人操作系統ROS,可外接激光雷達、RGBD攝像機、聲吶陣列等傳感器,具有良好的擴展性。此外,RIA E100還支持云操控,用戶可通過互聯網對位于不同地方的一臺或多臺RIA E100進行實時遠程操控。

主要技術參數

RIA E100的主要技術參數如表所示:

類別 規格 i5 版 XU4版
機械 尺寸 20kg
負載 50kg
用戶開發空間 365*470mm
離地間隙 72mm
尺寸 470*365*330mm
最大速度 2m/s
系統 外部電源 24V, 12V, 5V fused at 5A each
系統 Ubuntu 16 with ROS Kinetic kame with core RIA E100 示例軟件包
IMU Pixhawk
CPU i5 processor, hexa core, 2.8 GHz with 4GHz turbo frequency, 8GB RAM, and 120GB SSD Cortex?-A15 2Ghz and Cortex?-A7 Octa core CPUs, 2GB RAM with 32GB memory
內置電池 24V DC power Lithium Ion Battery with 7.5Ah capacity
續航時間 3-4 小時
傳感器 激光雷達 RPLidar - A2M8 - R4
RGBD傳感器 Astra Orbbec

實驗內容列表

該移動機器人實驗室可滿足《機器人操作系統》、《機器人傳感與視覺》、《移動機器人控制技術》等相關課程的實驗教學需要。

該實驗室可開設的基礎類、應用類和創新類實驗項目分別如下

移動機器人實驗室可開設的基礎類實驗項目

序號 實驗項目名稱 實驗學時
1 ROS安裝與配置 4
2 熟悉ROS命令行工具 2
3 創建ROS功能包 4
4 自定義ROS消息和服務 2
5 創建消息發布器和訂閱器節點 4
6 創建服務器節點和客戶端節點 4
7 了解可視化工具Rviz 2
8 Rviz 可視化應用 4

移動機器人實驗室可開設的創新類實驗項目

序號 實驗項目名稱 實驗學時
1 E100測試 4
2 基本運動控制 4
3 跟隨控制 4
4 移動機器人自主導航 4
5 移動機器人語音控制 4
6 自主避障 4

移動機器人實驗室可開設的應用類實驗項目

序號 實驗項目名稱 實驗學時
1 ROS下使用激光雷達 2
2 ROS下使用RGBD傳感器 2
3 使用USB攝像頭 4
4 人臉檢測與識別 4
5 OpenNi和骨架追蹤 4
實驗室建設配套資源

為更好地服務客戶,硅步機器人為移動機器人實驗室建設和教學支持提供完善的配套資源,包括實驗指導書、ROS大講堂直播視頻、多媒體教學課件以及焱炎學院ROS在線課程等。

1.實驗指導書

移動機器人配套的實驗指導書由三部分組成:
第一部分為ROS基礎實驗,第二部分為移動機器人傳感器實驗,第三類為E100移動機器人實驗。

2.ROS大講堂視頻

ROS大講堂是硅步機器人推出并主辦的ROS在線教學課堂,由硅步機器人從事ROS教育的專家和ROS機器人開發的工程師通過直播平臺進行直播,并在硅步微信公眾號重播。ROS大講堂從2017年3月開播以來,到目前為止已直播15期。

3.多媒體教學課件

為方便客戶教學需要,硅步機器人提供系統的ROS教學PPT課件。

4.焱炎學院ROS在線課程

為滿足教師的教學需要和學生的學習需求,硅步機器人焱炎學院為客戶提供豐富的ROS在線課程。

方案建設師資培訓

硅步機器人除了擁有豐富的ROS教學資源,還擁有一支由多名專家、教授和工程師組成的ROS教育團隊。為了給客戶提供更周到全面的服務,硅步機器人可根據用戶要求提供以下服務:

協助定制方案
師資培訓

1.協助定制方案

硅步機器人可根據用戶個性化需求,協助定制以下幾個方面的方案:

機器人工程專業培養方案
課程建設與教學方案
實驗室建設方案
實驗項目設置與實驗教學方案

2.師資培訓

硅步機器人為客戶提供師資培訓和開課支持。
師資培訓指對欲開設《機器人操作系統》、《移動機器人控制技術》等相關課程的老師(含實驗指導教師)進行系統的ROS培訓。培訓通過線上和線下兩種方式進行。
此外,硅步機器人秉承“校企合作、協同育人”的宗旨,還可以安排專業教師和工程師資源,協助合作學校,開設相關課程。

聯合共建實驗室

硅步機器人具有國際化的研發和技術團隊,已為國內數百所機器人科研院所提供了機器人科研及應用方案,具有豐富的項目技術積累,其將為校企項目深入合作提供有力可靠的技術保證。

1.聯合共建實驗室掛牌

2.以折扣優惠價提供設備實驗室設備

3.可提供學生實習機會

4.可進行校企項目深入

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