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◇ 简介
ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）是世界上最主流、最开放的机器人通讯框架。由于具有开源性、可移植性以及硬件兼容性等方面的优点，ROS已经成为机器人和人工智能（AI）技术的优秀科研和教育平台，众多顶尖的大学（如麻省理工、斯坦福、加州理工、宾夕法尼亚大学等）和科技公司（Intel、Google、Bosch、大疆DJI等）都在使用。随着ROS机器人性能的不断完善，其应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到了广泛应用，而且在巡检、安防、物流、国防和空间探测等领域及有害与危险场合也得到了充分发展。（提升创新潜质）
项目通过制作一台基于ROS机器人通讯框架的轮式差速移动机器人，引导学生由浅入深理解智能导航、图像识别、语音识别、自动驾驶、定位追踪、深度学习等人工智能领域的先进技术。然后进一步将SLAM地图构建与定位、运动规划与决策、语音识别控制以及目标识别追踪等技术结合起来，指导学生逐步系统性掌握ROS自主巡航机器人的设计、感知、决策、控制以及人工智能等技术的科学原理和实现方法；在操控机器人的同时，提出新的任务、问题和设计实现方案，进一步完成相应的科研训练。（提升创新潜质）
最后，学生以小组为单位，应用AI技术在ROS机器人软硬件平台上实现一个学术挑战任务，从而加深对机器智能与人工智能技术的理解，培养基于解决实际问题的实践创新能力和团队协作能力，为未来的学业研究方向和职业发展奠定基础。（提升创新潜质）
◇ 亮点
2. A+学科热门专业，理论与实践紧密结合，聚焦科技前沿、热点问题；
3. 顶级实验室资源，提供ROS移动机器人软硬件研究平台；
4. 同一导师团队指导后续“人工智能”“计算机视觉”“物联网”“大数据”“机器人”等计算机和信息类科研项目。（提升创新潜质）
◇ 收获
2. 通过完成挑战任务，进一步锻炼AI拓展及相关数据分析能力；
3. 提升创新潜质，获得创新潜质评估报告；（提升创新潜质）
4. 获得由导师签字的学术挑战营结业证书；
5. 挑战项目获奖证书，优秀学员可获得导师推荐信；
6. 提升申请国内外大学的升学竞争力；（提升创新潜质）
7. 参与挑战任务所获得的优秀成果，有机会在导师的进一步指导下发表学术论文或参加青少年科技创新大赛等各类科创竞赛。
◇ 内容设置
课题简介：制作一台ROS移动机器人，应用AI技术实现自主巡航与目标识别追踪等学术挑战任务。（提升创新潜质）
学科导论：移动机器人发展历史和趋势、关键技术与产业应用，大数据技术解决智能问题的思维方式和产业变革介绍，AI先进技术，深度学习（智能革命核心技术）的发展历史与前沿技术及其在计算机视觉中的研究领域和应用现状，等等；
学术基础：科研创新思维方法论、数据处理方法、文献检索与阅读、学术写作与学术展示等；（提升创新潜质）
社会实践与调研：参观浙江大学信息学部重点实验室/浙江大华科技股份有限公司等。
理论知识：移动机器人原理，ROS通讯框架，ROS移动机器人的软硬件组成与功能原理、控制原理与基本运动控制、SLAM技术、自主巡航原理、语音识别控制原理、图像处理与识别、计算机视觉技术（面部、颜色、关键点、AR标签追踪与物体跟随）、深度学习算法原理与实现、基于深度学习的计算机视觉分类与跟踪技术，等等；
实验技能：Linux/Ubuntu操作、Python编程，ROS软件入门，ROS机器人的软硬件调试、核心传感器测试程序设计、运动控制设计实现与调参、语音识别控制实现、计算机视觉追踪实现，等等。（提升创新潜质）
挑战任务：在挑战营的第5～6天，学生将以小组为单位，基于前4天学习的专业理论知识、基础实验与科研技能，经过“资料查阅—前期研讨—方案设计—方案实施—数据处理和分析—汇报ppt制作和成果答辩”过程，完成拟定的挑战任务和答辩环节。
◇ 日程安排
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日期 |
时间 |
授课内容 |
目标 |
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DAY 1 |
上午 |
1.开营/破冰：项目总体介绍；实验室安全教育；学生分组。 2.机器智能导论：移动机器人发展历史和趋势、关键技术与产业应用，ROS框架，环境感知SLAM构图与自主定位技术、自主巡航，图像分析与计算机视觉技术。 |
□学科导论1 |
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下午 |
技能专题：Linux系统操作和程序设计基础 Linux/Ubuntu操作基础：环境变量设置、基本功能使用； Python基础：Python基本语法、编程、Numpy及Matplotlib库安装。 实验专题：机器人现场巡航与人脸识别 现场调试软件，完成机器人自主巡航和人脸识别功能。 |
□系统操作 □Python编程
□现场巡航 |
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晚上 |
人工智能与深度学习导论：大数据技术解决智能问题的思维方式和产业变革介绍，AI先进技术，深度学习（智能革命核心技术）的发展历史与前沿技术及其在计算机视觉中的研究领域和应用现状。 |
□学科导论2 |
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DAY 2 |
上午 |
知识专题：ROS软硬件平台介绍 ROS技术入门；移动机器人的组成与组件功能。 |
□ROS平台框架 |
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下午 |
实验专题：ROS任务脚本编写与调试 ROS节点编写与可视化调试，实现ROS节点间通信任务，关键传感器ROS脚本原理与调试。 |
□感知系统实现 □地图导航加载
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晚上 |
实验专题：ROS机器人软硬件调试 机器人基本操作、面向移动机器人的Python编程；了解Ros.Kit机器人多传感器ROS信息流交互原理与任务框架实现。 |
□机器人调试
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DAY 3 |
上午 |
实验专题：计算机视觉与目标识别 了解SLAM技术、自主巡航相关算法；图像处理与识别； 基于Movidius™平台的深度学习算法原理与实现。 |
□计算机视觉 □深度学习 |
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下午 |
社会实践：参观浙江大学信息学部重点实验室/浙江大华科技股份有限公司。 |
□参观调研 |
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晚上 |
★★★公布挑战任务并分析设计方案 1.机器人本体控制：差速导航车搭建以及控制器调参； 2.通过计算机视觉技术实现识别与追踪任务； 3.通过语音识别技术控制机器人完成特定任务。 |
□挑战任务 □分析方案
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DAY 4 |
上午 |
学术导论：科研创新思维方法论、数据处理方法、科技文献检索与阅读、学术写作与学术展示等。 |
□创新思维 □科研方法 |
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下午 |
赛前指导： Ø 结构组装； Ø 程序测试； Ø 功能实现； Ø 数据记录。 |
□自主巡航 □视觉追踪 □语音识别
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晚上 |
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DAY 5 |
上午 |
★★★挑战赛：小组完成挑战任务 完成移动机器人实现任务的全流程程序设计与调试。 |
□挑战赛 |
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下午 |
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晚上 |
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DAY 6 |
上午 |
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下午 |
成果汇报&结营：成果展示；演讲与答辩；评审并授予证书。 |
□答辩和评审 |
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晚上 |
返程。 |
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◇ 授课方式
小班授课、小组讨论、小组指导、小组展示
◇ 部分导师举例
吴教授：浙江大学计算机科学与技术学院人工智能研究所教授、博士生导师，教育部人工智能科技创新专家组专家，“新一代人工智能系列教材”编委会主要成员，主要研究方向包括图像图形学、跨媒体计算、机器智能与统计学习等。
李教授：浙江大学控制科学与工程学院教授、博士生导师，国际空中机器人冠军组指导老师，主要研究方向包括无人飞行器、机器人与智能无人系统、工业智能与优化控制等。
许教授：浙江大学控制科学与工程学院教授、博士生导师，国际空中机器人冠军组指导老师，主要研究方向包括飞行与流动控制、机器人与智能无人系统、工业智能与优化控制等。
谢教授：浙江大学仪器科学与工程学系副教授，主要研究方向包括机器学习与模式识别、无线传感器网络、机器人集群控制等。
章教授：浙江大学信息与电子工程学院博士，杭州高校青年教授，主要研究方向包括图像处理与视频分析、智能监控、计算机视觉和机器人自主导航等。
李博士：浙江大学控制科学与工程学院博士，长期从事机电控制、机器学习、人工智能等领域的研究工作，现为浙江名企人工智能与计算机视觉专家。
赵博士：浙江大学控制科学与工程学院博士，长期从事流程控制、故障诊断、系统建模和优化、人工智能等领域的研究工作，拥有丰富的智能传感器、智能硬件与物联网、多功能机器人、人工智能等方面的课程开发与教学经验。
王老师：浙江大学机械电子工程系硕士，多年青少年STEM与工程创客指导经验，浙江省科技馆科学院资深教练，拥有丰富的无人机、多功能机器人、Python编程、传感器设计等方面的课程开发与教学经验。（提升创新潜质）
◇ 后续课程和竞赛
后续项目：“微创课题”“学术之星”等（提升创新潜质）
可参加竞赛：青少年科技创新大赛、青少年机器人大赛、明天小小科学家、“登峰杯”科创竞赛、英特尔国际科学与工程大奖赛、东润丘成桐科学奖、ACME（人工智能、计算、数学、工程）未来科技挑战赛，等等（提升创新潜质）
◇ 时间&地点
杭州班：2019年2月12—17日，浙江大学
◇ 申请条件
9～11年级，物理基础好，有编程基础者优先（提升创新潜质）
