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“智元素”是以人工智能技术应用为特色的一款智能机器人开放平台,包含毁伤融合算法、体感交互、人脸识别、手势识别、机器视觉、语音交互等人工智能技术,针对每一项技术都开发了实验教程。可作为人工智能技术、机器视觉技术的核心实验课平台,也可作为学生参加科技创新竞赛的平台。
(1)产品特点
● 结构:模块化设计,下半部分为3轮全向底盘,坚固的不锈钢材质。上半部分为双4自由度机械臂,手臂可单独使用;
● 运动:全向底盘最大速度2m/s,具有航向和角速度双闭环;
● 控制:视觉处理,树莓派;行为处理,Arduino Mega2560;底层运动,STM32;
● 执行:机械臂,带机械离合总线舵机。全向移动底盘;
● 传感:格斗系统,霍尔与加速度传感融合;RJ25扩展各种传感器;
● 软件:手机APP、动作编辑器、Arduino IDE、Python等;
(2)核心功能
● 模块化设计:智元素机器人采用模块化设计,结构开放性强,可兼容市面上多种积木类结构件,也可通过3D打印、激光切割等先进制造技术制作配件,拓展性强;
● 机械臂:采用自研的特殊结构的舵机和滑环搭建而成,耐冲击且具有电流保护,线缆内置避免钩挂损坏,手臂有多处拓展结构方便定制外壳,末端有通信和供电接口,方便拓展其他执行器。可示教编程,贴近工业机械臂的使用习惯;
● 底盘:采用三轮全向底盘,具有自稳和自主运动解算功能,只需输入底盘移动方向、速度和转向即可轻松、准确控制底盘向任意方向移动。锰钢保护架,防止电机、全向轮在运动过程中损坏,模块化设计,留有供电和通信接口,方便二次开发;
● 非破坏性战损系统:连接真实格斗与虚拟损害,利用多传感器混合算法识别不同打击位置与打击力度,让战斗损伤如游戏般呈现在手机操控端APP;
● 人工智能背包:主体为树莓派,与机体通过总线式通信,摄像头支架可拆卸,方便根据不同应用调节摄像头位置,可以让智元素具有视觉、语音、深度学习等多种人工智能应用。
(3)软件资源
“智元素”支持图形化编程Scratch、Arduino IDE、Python、C++等多种编程环境,配备手机调试软件,机器人动作编辑器,体感操作软件等。
(4)配套资源
提供python开发源代码及硬件接口协议、技术参数等方便用户二次开发。提供配套的《智元素使用指南》、《Python计算机视觉编程》、《体感人机协同》、《Arduino 编程指南》等实验指导书。可实现人脸识别、情绪识别、手势识别、基于卷积神经网络Tensorflower的自动驾驶等典型功能。
(5)拓展模块
体感模块,由6个无线姿态传感器和一个接收机组成,通过体感模块可远程控制智元素,实现全向移动,双臂运动控制等。
课程设置示例
课程名称: Python计算机视觉编程、智能机器人体感格斗
开课年级:大一-大三
Python计算机视觉编程实验课帮助学生了解如何通过Python编程来控制半仿人机器人,并完成视觉和人机交互任务。智能机器人体感格斗是一门依托智元素平台的机器人体感对抗实验课,可让学生了解一台仿人机器人的动作编辑原理及体感交互过程。通过读取穿戴式IMU的姿态数据,可直接将动作投送到机器人关节。
Python计算机视觉编程(36学时) |
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课次 |
课程内容 |
学时 |
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第1次 |
绪论 |
2 |
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第2次 |
Python编程基础(上) |
2 |
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第3次 |
Python编程基础(下) |
2 |
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第4次 |
机器人运动测试 |
2 |
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第5次 |
Opencv与数字图像处理 |
2 |
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第6次 |
图像处理基本操作 |
2 |
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第7次 |
颜色识别 |
2 |
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第8次 |
形状识别 |
2 |
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第9次 |
人脸识别 |
2 |
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第10次 |
二维码检测与识别 |
2 |
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第11次 |
手势识别 |
2 |
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第12次 |
语音识别 |
2 |
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第13次 |
人脸表情识别 |
2 |
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第14次 |
Camshaft目标跟踪 |
2 |
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第15次 |
光流目标跟踪 |
2 |
|
第16次 |
Kcf+Kalman目标跟踪 |
2 |
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第17次 |
MLP多层感知器 |
2 |
|
第18次 |
Tensorflow物体识别 |
2 |
|
智能机器人体感格斗(14学时) |
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课次 |
课程内容 |
学时 |
|
第1次 |
手机APP及运动演示 |
2 |
|
第2次 |
智元素动作编辑及示范 |
2 |
|
第3次 |
智元素模块化编程 |
2 |
|
第4次 |
动作捕捉原理 |
2 |
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第5次 |
体感格斗程序原理 |
2 |
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第6次 |
比赛规则和技巧 |
2 |
|
第7次 |
体感动作编程实现 |
2 |