[第1课] 人形机器人概述

主题:通过机器人秀引入人形机器人,介绍人形机器人是什么、能做什么,以及如何做,接着介绍人形机器人的组成,在对人形机器人的总体构成介绍的基础上,较详细地介绍了其软件组成及软件各部分的通信方式。简要介绍了脉冲宽度调制(PWM)控制电机的原理,及利用编码PWM信号控制人形机器人关节转角的方法。

[第2课]机器人动作设计

[第3课] 感知程序设计

主题:人能够通过自身的平衡系统实现稳定行走,机器人如何实现稳定行走呢?另外,机器人能否具有简单的智能,在摔倒后自行爬起、行走时能辨别方向,在跳舞时能保持与同伴的协调,所有这些都需要能够感知外界环境。本讲介绍为实现这些功能要用到的传感器,如实现稳定行走的陀螺仪、检测摔倒的倾斜仪、辨别方位的数字指南针以及实现语言听说的无线通信模块和模拟眼睛的摄像头等。并将结合应用需求主要介绍陀螺仪和倾斜仪的基本工作原理。

[第4课] 人形机器人组装与结构设计

主题:本讲将以一款机器人为例,介绍将一组机器人零件组装成一个完整的机器人的全过程。讲授中将以设计好的三维虚拟装配演示动画作为辅助手段,让学生能全方位、多视角直观地看到组装的全过程。同时将实际装配的演示与虚拟装配动画及学生实际操作有机结合,让学生对实际装配有切身体验。而在教师讲授过程中,则将着重强调装配中需要注意的问题,通过实例展示常见错误及由于错误而返工对组装效率的影响,培养学生注重细节的习惯与意识。最后在拼装人形机器人结构的基础上,对舵机与主控板的连线方法进行讲解。在完成后,引导学生对该机器人的(并行)连线方式的优缺点进行思考,得出此连线方式下线太多、安装烦锁的缺点,从而引出一根总线控制机器人的方式。

[第5课] 机器人控制系统硬件设计

主题:首先讲解机器人控制板的应用需求,接着讲解机器人关节(伺服电机)的主要控制方式:PWM,串行通信等。并对伺服电机的工作原理进行简介,简要介绍伺服电机的内部调节原理。最后,详细介绍机器人控制电路板控制舵机的底层软件设计方法,全面介绍各种方法,比较其优缺点,并最后给出我们认为合适的控制算法。

[第6课] 人形机器人软件系统设计

主题:从总体上介绍机器人软件的设计,主要包括两个方面的软件,其一是基于机器人控制板的底层软件设计;其二是基于PC机的人形机器人动作交互设计的上层软件设计。从功能上分别介绍这两种软件:底层控制软件在功能上主要包括与机器人关节的通信,将动作分解为各关节的角度并插值出每个细微时间的变化情况,协调多关节速度及与上层软件的通信接口。以及动作的存储等。上层软件在功能上主要包括人形机器人动作交互软件的设计,如何实现图标交互、调整等。其他重要功能还包括设计的动作编译成控制板的格式、通过串行通信口将动作下载到控制板、以及通过串行口控制机器人执行某动作等。

[第7课] 人形机器人中一些难度较高的技术

主题:本讲将介绍人形机器的一些难度较高的技术与应用。具体包括人形机器人的自主舞蹈、全自主与半自主人形机器人足球、人形机器人仿真技术等。讲解以上各种技术的应用。应用仿真技术,可实现人形机器人步态的自动设计。而人形机器人的自主舞蹈主要涉及音乐节奏与节拍的识别,舞蹈动作的生成,及根据节奏自主舞蹈的方法。人形机器人足球主要涉及视觉、识别其他机器人、球定位和自身位置定位等相关技术。

中国地质大学(武汉)公开课:人形机器人设计与制作

学校: 中国地质大学(武汉)

讲师: 罗忠文

集数: 9

授课语言: 中文

类型: 中国大学视频公开课 计算机 中国大学视频公开课

课程简介: 本课程从人形机器人舞蹈的设计与制作入手,激发学习者的兴趣,然后逐步深入介绍与之相关的各种相关技术,包括机械、电子、计算机软硬件等。具体内容主要包括,人形机器人动作设计,人形机器人的组装,人形机器人机械结构设计,驱动人形机器人关节运动的伺服电机设计,人形机器人控制板设计,人形机器人软件设计,以及人形机器人的自主舞蹈设计和人形机器人足球的设计,人形机器人仿真等。