AI与机器人操作系统学术挑战营(暑期营)
  • 适合人群:高中生;本科生
  • 时间:2019-08-16~2019-08-25; 地点:杭州
  • 授课方式 :线下授课
  • 费用 :8000~15000元
本项目即采用英特尔AI通用学习平台,将编程学习与机器人等结合起来,引导学员们制作一台基于ROS通信框架的智能机器人,并进一步通过Python高级语言编程完成空间建模、定位导航、建图追踪、语音识别合成与互动、视觉识别与互动、人脸识别等技术领域的训练,领略真正的、前沿的人工智能风采。
课题介绍


简介


ROS(Robot Operating System,机器人操作系统)是世界上最主流、最开放的机器人通信框架。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已经成为世界上最先进、通用的机器人(Robot)与人工智能(AI)科研平台。本项目即采用英特尔AI通用学习平台,将编程学习与机器人等结合起来;引导学员们制作一台基于ROS通信框架的智能机器人,并进一步通过Python高级语言编程完成空间建模、定位导航、建图追踪、语音识别合成与互动、视觉识别与互动、人脸识别等技术领域的训练,领略真正的、前沿的人工智能风采。在学习的过程中,指导学员逐步系统性掌握机器人的设计、搭建、感知、控制的实现方法,从而促进学员对人工智能领域学习的兴趣。



基于Python编程的ROS智能机器人




实际上,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(IntelGoogleSoftbankBosch、大疆DJI等)都在深入研发ROS机器人。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。


各个环境中的ROS机器人空间建模



ROS机器人进行自主巡航



其中,举世闻名的波士顿动力大狗(Big Dog即采用ROS作为操作系统,它充当高级控制软件库,旨在简化创建机器人行为的任务;利用Python语言完成机器学习和数据分析,从而进一步完善大狗的模拟训练。而国内最顶级的腿足式机器人,当属于来自浙江大学的“赤兔”、“绝影”




亮点


1. 名校教授&博士团队开发课程,名企人工智能和计算机视觉专家参与教学;

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,提供国内最先进的四足机器人和ROS移动机器人平台;

4. 零基础教学,采用人工智能最流行的Python语言,供学员锻炼和提升编程能力。



收获


1. 熟悉树莓派RPiROS机器人系统,掌握相关软硬件的应用;

2.  学习Python语言,进一步锻炼AI技术以及数据处理能力;

3. 获得由导师签字的学术挑战营结业证书;

4.  赢得挑战赛获奖证书(依照实际表现,分为金奖、银奖、铜奖和优秀参与奖);

5. 提升申请国内外大学的升学竞争力。



内容设置


课题简介:制作一台ROS智能机器人,应用Python编程与人工智能技术实现自主巡航与目标追踪

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、数据处理方法、文献检索与阅读、学术写作与学术展示等;

理论知识: 移动机器人原理,ROS通信框架,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,树莓派RPi操作,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、颜色/语音/图像识别控制实现、计算机视觉追踪实现,等等;

■ 挑战任务:在挑战营的第8~10天,学生将以小组为单位,基于前7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


课程梯度

日期

时间

授课内容

每日目标

ROS

学科导论

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.学科导论:机器人基础,控制论,人工智能背景下的“机器人与无人系统”,ROS发展历史与发展趋势,ROS在企业和科研中的典型案例分析,等等。

□学科导论

下午

知识专题:ROS系统和Python软件安装

Linux操作基础:体验Linux系统操作,安装ROS编程软件;

Python编程基础:了解Python基本语法以及库文件安装。

□系统安装

晚上

实验专题:机器人现场自主巡航

现场烧录程序,完成机器人自主巡航和物体追踪的初步体验。

□现场巡航

树莓派

Python编程

基础篇

DAY 2

上午

知识专题:树莓派搭建

以树莓派RPi为例,进行环境搭建;初步熟悉树莓派自带的Python编辑器,并进一步了解Python的语法结构

□树莓派RPi搭建

Python舵机驱动

下午

实验专题:Python舵机驱动

PCV9685为例,运用Python进行舵机/电机驱动。

晚上

DAY 3

上午

知识专题:OpenCV基本操作

了解跨平台计算机视觉库OpenCV的安装和使用方法。

OpenCV基础

Python颜色识别

Python人脸追踪

下午

实验专题:颜色识别和人脸追踪

以不同颜色的乒乓球为例,使用Python进行颜色识别;

视频人脸检测,并利用Python程序给人脸添加表情。

晚上

ROS

机器人

进阶篇

DAY 4

上午

知识专题:ROS平台框架

ROS智能机器人的机构组成与相应功能。

ROS平台框架

ROS系统操作

下午

实验专题:ROS系统操作

基于ROSPython编程脚本编写,传感器数据读取,GUI可视化调试,ROS机器人的基本操作。

晚上

DAY 5

上午

实验专题:ROS建图导航与语音识别

了解SLAM技术RVIZgazebo仿真环境;

运用Python进行语音合成与识别,与ROS机器人对话互动。

ROS建图导航

Python语音识别

下午

晚上

“绝影”

机器人

高级篇

DAY 6

上午

知识专题:四足机器人发展历史

以波士顿动力“大狗”“野猫”和浙大的“赤兔”、“绝影”为例,讲解四足机器人的发展历史和控制方法。

□四足机器人历史

□“绝影”现场体验

下午

实验专题:“绝影”机器人体验

现场体验和操作国内最先进的四足机器人“绝影”。

晚上

挑战赛

DAY 7

上午

学术训练:科研创新思维、数据处理方法、文献检索与阅读。

□学术训练

下午

★★★挑战任务与指导

1.ROS结构搭建:ROS差速导航车的搭建;

2.ROS运动控制:ROS机器车实现自主巡航;

3.ROS挑战升级:运用Python实现机器人识别与追踪。

□挑战任务与指导

晚上

DAY 8

上午

下午

晚上

DAY 9

上午

ROS挑战赛,完成既定的挑战任务

ROS挑战赛

下午

AIROS知识测评。

□知识测评

晚上

成果整理与PPT撰写。

PPT撰写

答辩

DAY10

上午

答辩和评审

成果展示演讲与答辩评审并授予证书。

□答辩和评审

下午

晚上

返程。



部分导师举例


教授:浙江大学控制学院教授、博士生导师,无人导航与控制专家。研究主题是机器人与智能无人系统,工业智能与优化控制等,国际空中机器人冠军组指导老师。

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。

朱教授:浙江大学控制科学与工程学院讲师,硕士生导师。从事仿人机器人,仿生机器人,机器智能等研究,先后参与了乒乓球机器人“悟空”的研制工作,主持四足机器人“赤兔”和“绝影”的研制工作。

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、人工智能创新应用等方面的课程开发与教学经验。

刘老师:厦门大学电子工程系硕士,浙江理工大学电子设计类竞赛队资深教练,指导学生多次获得过挑战杯、全国大学生电子设计竞赛等全国一等奖、二等奖,拥有发明专利、软件著作权、实用新型专利几十项。



时间&地点


时间:

第一期:7月8日~7月17日

第二期:8月16日~8月25日


地点:

浙江大学西溪校区STEM公共创新实验室



申请条件


本科生:计算机/人工智能/机械工程等相关专业
高中生:有编程基础,了解机器人基本架构,有一定的动手能力

报名流程

1. 填写报名评估表;

2. 资格审核或面试;

3. 签署报名协议并支付费用

4. 获得预习资料并完成前期准备任务

5. 营地报并开启挑战

6. 完成挑战任务,获得证书

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