课程大纲

人工智能与机器人技术导论

  • 现代机器人技术与AI融合的概述。
  • 在自主系统、无人机和服务机器人中的应用。
  • AI的关键组件: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进行机器人模拟。
  • 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)。
  • 粒子滤波用于非线性环境。
  • 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*。
  • 障碍物避让与环境地图构建。
  • 使用PID进行实时运动控制。
  • 使用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代理以实现自适应运动。

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机器人中的伦理与安全问题。

毕业项目

  • 设计并模拟一个智能移动机器人。
  • 实现导航、感知与运动控制。
  • 使用AI模型展示实时决策能力。

总结与下一步

  • 回顾AI机器人关键技术。
  • 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。
  • 对计算机科学和工程有基本了解。
  • 熟悉概率论、微积分和线性代数。

目标受众

  • 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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