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2022-03-09



一般来说,双足机器人抓取过程中的四个关键任务:目标定位、姿态估计、抓取检测和运动规划。具体来说,目标定位包括目标检测和分割方法,无位姿估计的抓取检测、端到端抓取检测、端到端运动规划等。对这些方法进行了详细的综述,此外,还对相关数据集进行了总结,并对每项任务的最新方法进行了比较。提出了机器人抓取面临的挑战,并指出了今后解决这些挑战的方向。


双足机器人的研发难度比传统的轮式机器人、履带式机器人复杂的多,为何那么多科研人员还要投入全部精力去研究双足机器人?填补国内市场空白、打破技术僵局。首先是国内机器人行业中,大多是轮式机器人、履带式机器人,或者双足仿人型也都是小型的娱乐类桌面机器人。机器人教育的前景虽然国内很多高校实验室也在研究双足机器人,但是由于人员配置和研究方向、时间精力等方面的限制,并不能保证效率。高校、科技馆和科研机构有需求,国内没有现成的技术拿来做研究,只能从国外购买。要么对华禁售,这种情况严重影响我国机器人的科研进展。

于是国内有科技公司认准了这一市场现状,做双足大仿人机器人的科研,可以给高校和科研工作者更多的深入研究机会。机器人教育创业一方面解决目前高校和科技馆等场所的科研需求,填补市场空白,节省高校的投入;另一方面也可以促进我国在这一领域的技术进步,打破技术僵局。

其次是双足机器人的使用场景更加复杂,应用领域更加广泛。传统轮式机器人、履带式机器人使用场景局限性大,传统的轮式机器人越障能力差、地形适应能力差、转弯效率低,或转外半径大,容易打滑,不够不平稳。儿童机器人教育而履带式机器人对地形的要求也很高,对高地落差较大的地形无能为力,不及双足机器人灵活方便。双足式机器人几乎可以适应各种复杂地形,能够跨越障碍,有着良好的自由度、动作灵活、自如、稳定。例如机器人教育类特点举个例子,餐厅使用的轮式服务机器人,对地形要求很高,可能还需要人去协助,并不能实现完全的智能服务。

项目学习流程。项目学习采取小组合作的方式,两名学生组成一个小组。首先,学生通过视频观摩、资料搜集,猜想驱动双足机器人前进后退的机械结构及其工作方式。机器人教育发展前景接着,由教师提出“标准”,向学生解释曲柄结构及其运动原理。制作结构时,鼓励学有余力的学生通过专用建模软件绘制曲柄结构的平面设计图,机器人教育方案利用激光切割机将设计变成一个个离散的拼接结构,再通过铆钉连接。针对能力一般的学生,笔者提供标准化的拼接组件以便拼装。


通过图形化编程软件,结合机器人的硬件完成程序编写与调试,实现机器人的前进、后退、避障、跟随等功能。少儿机器人教育两名学生相互合作,最终完成双足机器人的模型搭建并现场测试、验证模型的可行性。在这个过程中,学生的逻辑思维、计算思维、创新能力、动手搭建能力和团队协作能力得到锻炼和提高。

成果交流与展示。项目的预期成果是学生能够通过编程,实现用射频信息发送器控制机器人的行为动作。尽管预期成果的难度不高,但仍有不少小组在拼装机器人、调试程序时遇到问题,问题包括代码编写不规范、变量命名不准确、结构拼装错误、程序逻辑错误等。因此,鼓励每个小组进行一次简短的汇报,内容围绕“我是怎么做双足机器人”时遇到的问题或新的想法。机器人教育班针对普遍出现的问题和有价值的创意,教师引领学生再次讨论和探索。在交流讨论的过程中,学生的表达能力和批判性思维得到了发展。


综上所述,一个简易的双足机器人没有任何实际用途。在完成搭建机器人后,笔者向学生提出一个问题:能否定制你的双足机器人,为你的产品赋予某个特定功能?这一问题开放度很高,需要学生在充分了解各类传感器的前提下发散思维。在项目结束时,笔者欣喜地看到学生在项目的基础上制作了“会搬东西的机器人”“格斗机器人”等,尽管实物略显粗糙,但创意无限。


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