课程大纲

人工智能与机器人技术简介

  • 现代机器人技术与人工智能的融合概述
  • 在自主系统、无人机和服务机器人中的应用
  • 人工智能的关键组成部分:感知、规划与控制

开发环境设置

  • 安装Python、ROS 2、OpenCV和TensorFlow
  • 使用Gazebo或Webots进行机器人仿真
  • 使用Jupyter Notebook进行AI实验

感知与计算机视觉

  • 使用摄像头和传感器进行感知
  • 使用TensorFlow进行图像分类、物体检测和分割
  • 使用OpenCV进行边缘检测和轮廓跟踪
  • 实时图像流处理

定位与传感器融合

  • 理解概率机器人技术
  • 卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波(EKF)
  • 粒子滤波在非线性环境中的应用
  • 集成LiDAR、GPS和IMU数据进行定位

运动规划与路径查找

  • 路径规划算法:Dijkstra、A*和RRT*
  • 避障与环境地图构建
  • 使用PID进行实时运动控制
  • 利用AI进行动态路径优化

机器人强化学习

  • 强化学习基础
  • 设计基于奖励的机器人行为
  • Q学习与深度Q网络(DQN)
  • 在ROS中集成RL代理,实现自适应运动

同步定位与地图构建(SLAM)

  • 理解SLAM概念与工作流程
  • 使用ROS包(gmapping、hector_slam)实现SLAM
  • 使用OpenVSLAM或ORB-SLAM2进行视觉SLAM
  • 在模拟环境中测试SLAM算法

高级主题与集成

  • 语音与手势识别,用于人机交互
  • 与物联网和云机器人平台集成
  • AI驱动的机器人预测性维护
  • AI赋能机器人中的伦理与安全问题

毕业项目

  • 设计与仿真智能移动机器人
  • 实现导航、感知与运动控制
  • 展示使用AI模型进行实时决策

总结与后续步骤

  • 回顾关键AI机器人技术
  • 自主机器人技术的未来趋势
  • 持续学习资源

要求

  • 具备Python或C++编程经验
  • 对计算机科学与工程有基本了解
  • 熟悉概率概念、微积分和线性代数

受众

  • 工程师
  • 机器人技术爱好者
  • 自动化和AI领域的研究人员
 21 小时

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