自主移动机器人培训教材
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机器人技术培训：掌握机器人应用技术的培训资料
机器人技术的发展趋势
随着人工智能、云计算等前沿技术的不断发展， 机器人技术也将迎来新的机遇。这些技术的进步 将极大地促进机器人技术的发展，使机器人在各 个领域发挥更加重要的作用。未来，我们将看到 机器人在工业、医疗、科研等领域的广泛应用， 为人类社会带来巨大便利。
机器人技术的社会影响
改变生活方 式
优化运动轨迹
机器人控制系统 设计
机器人控制系统设计 涉及硬件和软件两个 方面。合理的控制系 统设计可以大大提高 机器人的稳定性和运 行精度，为机器人应 用技术的实现提供有 力支持。
机器人仿真技术
虚拟测试
在实际操作前进 行
提高效率
虚拟仿真的优势
降低风险
减少成本
机器人控制技术总结
编程语言
C++ Python Java
机器人技术培训的重要性
团队合作
机器人技术培训 有助于团队协作 和沟通能力提升
行业竞争
掌握机器人技术 能在行业中脱颖
而出
技术创新
培训可以激发技 术创新意识和动
力
总体来说，机器人技术培训是迎接未来科技挑战 的重要基础，不断学习和探索机器人技术，将为 个人和团队的发展带来更广阔的机遇。
● 07
第7章 总结与展望
● 05
第五章 机器人编程与控制
机器人编程语言 介绍
不同类型的机器人使 用不同的编程语言进 行控制。编程语言的 选择直接影响着机器 人的功能和灵活性。 了解不同编程语言的 特点，能够更好地掌 握机器人的控制技术。
机器人路径规划与运动控制
机器人路径 规划
实现任务的关键
任务执行效 率
影响因素
运动控制算 法
机器人普及将改 变人们的生活方 式，提高生活质
机器人基础知识培训
基础知识培训一、引言随着科技的飞速发展，技术已成为我国战略性新兴产业的重要组成部分。
为了提高广大科技工作者和爱好者对基础知识的了解，本培训课程将系统介绍技术的基本原理、发展历程、主要应用领域以及未来发展趋势。
通过本次培训，使学员能够对技术有一个全面、系统的认识，为今后的研究和应用奠定坚实基础。
二、培训目标1.掌握技术的基本原理和概念；2.了解技术的发展历程和现状；3.熟悉技术的应用领域和实际案例；4.了解我国产业政策和发展趋势；5.提高学员的创新能力和实践操作能力。
三、培训内容1.技术概述（1）的定义和分类（2）技术的发展历程（3）技术的应用领域2.基本原理（1）运动学（2）动力学（3）控制理论3.硬件系统（1）传感器（2）执行器（3）控制器4.软件系统（1）操作系统（2）编程语言（3）仿真与调试5.应用领域（1）工业（2）服务（3）特种6.我国产业政策与发展趋势（1）国家政策扶持（2）产业现状与发展趋势（3）产业面临的挑战与机遇7.创新实践（1）设计与制作（2）竞赛与挑战（3）创业与投资四、培训方式1.理论讲授：邀请业内专家进行授课，系统讲解技术的基本原理、发展历程、应用领域等方面的知识。
2.实践操作：组织学员进行组装、编程、调试等实践活动，提高学员的动手能力和创新意识。
3.案例分析：分析典型应用案例，使学员了解技术在各领域的实际应用。
4.互动交流：组织学员与专家、企业代表进行交流，分享技术的研究心得和应用经验。
五、培训时间与地点1.培训时间：共计5天，具体时间待定。
2.培训地点：待定。
六、培训对象1.科技工作者2.高等院校学生3.爱好者4.相关企业技术人员七、培训费用1.培训费：待定。
2.食宿费用：自理。
3.交通费用：自理。
八、报名方式1.填写报名表：请如实填写报名表，并提交至指定。
2.报名截止时间：待定。
3.录取通知：报名结束后，我们将对报名者进行筛选，并向符合条件的学员发送录取通知。
九、联系方式1.联系人：待定2.联系方式：待定3.：待定十、本次基础知识培训旨在为广大科技工作者和爱好者提供一个学习、交流的平台。
FOXBOT初级培训教材
Page:6
第一章 機器人技朮簡介 1.3 工業機器人
• 1.3.1工業機器人的發展歷程﹕
1920年 1959年 捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克(Karel Capek)在他的科幻小 說創造出“機器人”這個詞 德沃爾(Devol)與美國發明家約瑟夫·英格伯格(Joe Engelberger)聯手製造出第一台能按照不同的程式從事不同工 作的機器人 Stanford研究開發AL機器人編程語言 美國Unimation公司推出通用工業機器人PUMA,這標誌著工業機 器人技術已經完全成熟 美國通用汽車與日本Fanuc合作成立GM-Fanuc機器人公司,開發 各類汽車業用工業機器人 隨著生產制造能力的提升﹐需求日益增加。
弧焊(Arc welding)
切割(Cutting)
檢測(Measurement)
激光焊接 打標
打磨 去毛刺
Page:10
第一章 機器人技朮簡介 1.3 工業機器人 •
1. 2.
1.3.4工業機器人的特點﹕
負載（Payload）：機器人負載從0.5kg到500kg 控制軸數：2-6軸﹔最常用的為6軸垂直多關節型，4軸水平多關節型SCARA，XYZ-R 直交型，XYZ-R桌上型，平行軸特殊型。
◆ABB ROBOT(ABB機器人)
1.4.3德國
◆KUKA ROBOT(庫卡機器人)
Page:18
第一章 機器人技朮簡介
1.4 全球各品牌機器人的介紹 • 1.4.4 FOXBOT機器人
Page:19
第二章 認識FOXBOT機器人
• • • • • • • •
2.1 FOXBOT系列機器人 2.2 FOXBOT機器人的系統組成 2.3 認識FOXBOT機器人本體 2.4 認識FOXBOT機器人電控箱 2.5 認識FOXBOT機器人示教器 2.6 FOXBOT機器人示教器的基本操作 2.7 FOXBOT機器人的外部I/O 2.8 FOXBOT機器人的通信
机器人基础教育培训教材(PPT 116页)
（见基础教材32页）
78
程式内容复制、剪切、贴上 和反向贴上
• 复 制:复制一指定范围到暂存区 • 剪 切:从程式中复制一指定范围到暂存区，并
在程式中删除 • 贴 上:将暂存区之内容插入程式中 • 反向贴上:将暂存区之内容反向插入程式中
联盟并立 共同成长*立 共同 成长*立 共同成长*立 共同成
(详见基础教材36页79)
21
成长*立 共同成长*立 共同成
联盟并立 共同成长*立 共同
22
成长*立 共同成长*立 共同成
（二） 手动操作机器人
联盟并立 共同成长*立 共同
23
成长*立 共同成长*立 共同成
安全注意事项
● 开机前应确保本体动作范围内无人无杂物
● 检查控制箱与本体及与其他设备连接是否正确
● 检查供给电源与机器人所需电源相匹配
安全模式
联盟并立 共同成长*立 共同
41
成长*立 共同成长*立 共同成
运转方式
联盟并立 共同成长*立 共同
42
成长*立 共同成长*立 共同成
机器人状态
联盟并立 共同成长*立 共同
43
成长*立 共同成长*立 共同成
换页显示
联盟并立 共同成长*立 共同
44
成长*立 共同成长*立 共同成
联盟并立 共同成长*立 共同
● 检查各个急停和暂停按钮，确保其功能有效
● 本体运转时，严禁人或物进入其工作范围之内
其他安全注意事项详见基础教育训练教材相关内容
联盟并立 共同成长*立 共同
24
成长*立 共同成长*立 共同成
正确开机步骤
● 打开变稳压器【电源开关】，按下电源【启动】 ● 打开控制箱【电源开关】，按照教导器画面上提
智能机器人介绍培训课件
系统感知和获取环 境信息。
执行机构技术
机器人运动与动作 执行的硬件。
视觉识别技术
机器人视觉感知与 分析的技术。
智能机器人与人机交互的展望
辅助
智能机器人将更多做为人类生 活和生产中的辅助工具。
协同
更好的人机协同，机器人将更 多担当人类无法完成的任务。
亲和
机器人将更与人类接近，成为 社交伙伴和个人助手。
智能机器人的历史
第一代机器人
1950年代验证机器人可行性的 早期研究，机器人具有单一、 固定的功能。
Hale Waihona Puke 第二代机器人1960年代用于汽车组装等行业 生产线。增加了多种运动模式 和简单的反馈控制系统。
第三代机器人
1980年代开始发展的智能机器 人，通过感知、思考、决策和 行动来执行任务。
智能机器人的分类
3
工业自动化
物流、装配、焊接、涂装、监控等
智能机器人的发展趋势
智能化
加强对环境的感知、 理解、规划和决策 能力，实现自主智 能化。
柔性化
增强机器人的适应 性和灵活性，实现 智能化的真正可编 程。
协作化
与人类合作，提高 机器人的自主协作 能力。
开放化
不断拓展机器人的 语言、交互、API等 操作方式，并与其 他技术进行融合。
智能机器人对人类的影响
1 替代劳动力
2 改变生活方式
可能导致某些职业失业， 但也创造新的岗位和机 会。
智能家居等机器人产品 的普及，可能改变人们 的生活方式和价值观。
3 提高生产力
机器人的产业化和普及， 有助于提高生产力和行 业竞争力。
智能机器人的技术
控制系统
控制机器人的硬件 和软件系统。
执行机构技术
机器人运动与动作 执行的硬件。
视觉识别技术
机器人视觉感知与 分析的技术。
智能机器人与人机交互的展望
辅助
智能机器人将更多做为人类生 活和生产中的辅助工具。
协同
更好的人机协同，机器人将更 多担当人类无法完成的任务。
亲和
机器人将更与人类接近，成为 社交伙伴和个人助手。
智能机器人的历史
第一代机器人
1950年代验证机器人可行性的 早期研究，机器人具有单一、 固定的功能。
Hale Waihona Puke 第二代机器人1960年代用于汽车组装等行业 生产线。增加了多种运动模式 和简单的反馈控制系统。
第三代机器人
1980年代开始发展的智能机器 人，通过感知、思考、决策和 行动来执行任务。
智能机器人的分类
3
工业自动化
物流、装配、焊接、涂装、监控等
智能机器人的发展趋势
智能化
加强对环境的感知、 理解、规划和决策 能力，实现自主智 能化。
柔性化
增强机器人的适应 性和灵活性，实现 智能化的真正可编 程。
协作化
与人类合作，提高 机器人的自主协作 能力。
开放化
不断拓展机器人的 语言、交互、API等 操作方式，并与其 他技术进行融合。
智能机器人对人类的影响
1 替代劳动力
2 改变生活方式
可能导致某些职业失业， 但也创造新的岗位和机 会。
智能家居等机器人产品 的普及，可能改变人们 的生活方式和价值观。
3 提高生产力
机器人的产业化和普及， 有助于提高生产力和行 业竞争力。
智能机器人的技术
控制系统
控制机器人的硬件 和软件系统。
机器人操作培训资料
超
示教机器人
越
期
望
Beyond Expectation FRAMES设置/示教机器人
1）将TP开关置于TECH模式、再按下伺服准备开关， 2）按下DEADMAN键的同时，按示教键开始机器人示教。DEADMAN键和示教键的任何一个松开， 机器人就会停止运动 注意：示教机器人人前，请确认工作区域内没有人。
SIASUN - 3
超
全球主要机器人介绍： 全球主要机器人介绍：
越
期
望
Beyond Expectation
机器人介绍
FANUC
SIASUN - 4
超
全球主要机器人介绍： 全球主要机器人介绍：
越
期
望
Beyond Expectation
机器人介绍
威猛Wittmann 威猛Wittmann
OTC 川崎Kawasaki 川崎Kawasaki 松下Panasonic 史陶比尔Stabil 阿德普拉Adept 雅玛哈Yamaha 本田Honda 精锐APEX 海儿Haier
超
越
期
望
Beyond Expectation
机器人培训
超
越
期
望
Beyond Expectation
SIASUN - 1
超
越
期
望
Beyond Expectation
目录
一、机器人介绍 二、机器人系统构成 三、机器人主要用途及参数 四、FRAMES设置\示教机器人 五、机器人指令介绍\程序结构 六、原点\文件的输入输出 七、集成有ROBOT的工业自动化系统概述
SIASUN - 10
超
机器人的主要用途 Spot welding Robot
2024版ABB机器人培训教程(完整版)x
ABB机器人培训教程(完整 版)x
目录
• 机器人基础知识 • ABB机器人概述 • 机器人基本操作与编程 • 高级编程技巧与应用实例 • 机器人维护与保养知识 • 安全操作规范与事故应急处理
01
机器人基础知识
机器人定义与分类
机器人定义
机器人是一种能够自动执行任务的机器系统。它可以接受人类指挥，也可以按 照预先编排的程序运行，还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
变量定义
函数使用
ABB机器人提供丰富的内置函数，如 数学函数、字符串处理函数等，方便 用户进行复杂计算和数据处理。
在程序中，可以使用VAR关键字定义 变量，并指定其数据类型和初始值。
程序流程控制语句介绍
01
02
03
条件语句
使用IF-THEN-ELSE结构 实现条件判断，根据条件 执行不同的代码块。
机器人运动异常
检查关节和传动部分是否松动或 磨损，以及电机是否正常工作。 如有异常，及时调整或更换。
机器人程序错误
检查程序是否正确编写，以及是 否与机器人型号匹配。如有错误， 及时修改或重新编写。
01
机器人无法启动
检查电源插头是否插好，电源开 关是否打开，以及电池电量是否 充足。如有问题，及时解决。
简要介绍示教器的功能、组成和 操作界面。
基本操作
详细讲解示教器的基本操作，包括 开机、关机、急停、复位等，以及 如何进行手动操作和程序编辑等。
高级功能
介绍示教器的高级功能，如程序调 试、变量监控、故障诊断等。
编程语言与编程方法简介
编程语言
简要介绍ABB机器人支持的编程语言，如 RAPID语言和PC SDK等。
06
安全操作规范与事故应急处理
目录
• 机器人基础知识 • ABB机器人概述 • 机器人基本操作与编程 • 高级编程技巧与应用实例 • 机器人维护与保养知识 • 安全操作规范与事故应急处理
01
机器人基础知识
机器人定义与分类
机器人定义
机器人是一种能够自动执行任务的机器系统。它可以接受人类指挥，也可以按 照预先编排的程序运行，还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
变量定义
函数使用
ABB机器人提供丰富的内置函数，如 数学函数、字符串处理函数等，方便 用户进行复杂计算和数据处理。
在程序中，可以使用VAR关键字定义 变量，并指定其数据类型和初始值。
程序流程控制语句介绍
01
02
03
条件语句
使用IF-THEN-ELSE结构 实现条件判断，根据条件 执行不同的代码块。
机器人运动异常
检查关节和传动部分是否松动或 磨损，以及电机是否正常工作。 如有异常，及时调整或更换。
机器人程序错误
检查程序是否正确编写，以及是 否与机器人型号匹配。如有错误， 及时修改或重新编写。
01
机器人无法启动
检查电源插头是否插好，电源开 关是否打开，以及电池电量是否 充足。如有问题，及时解决。
简要介绍示教器的功能、组成和 操作界面。
基本操作
详细讲解示教器的基本操作，包括 开机、关机、急停、复位等，以及 如何进行手动操作和程序编辑等。
高级功能
介绍示教器的高级功能，如程序调 试、变量监控、故障诊断等。
编程语言与编程方法简介
编程语言
简要介绍ABB机器人支持的编程语言，如 RAPID语言和PC SDK等。
06
安全操作规范与事故应急处理
机器人培训教材
） Tools）
R-j3iB
1）手部负重 （夹具+工件<165kg）
一、机器人
3、特色功能
高性能碰撞检测机器最多能控制40根轴，最多可控制5个组，每个组 最多可控制9根轴。每个组的操作是相互独立的。 第一个组最多可加3根轴（除了机器人的6根轴） 附加轴有以下两种类型 1）外部轴控制时与机器人的运动无关，只能在关节运动 2）内部轴直线运动或圆弧运动时，和机器人一起控制
功能
功能菜单（ 功能菜单（FCTN） ）
项目 ABORT Disable FWD/BWD CHANGE GROUP TOG SUB GROUP TOG WRIST GROUP RELEASE WAIT QUICK/FULL MENUS SAVE PRINT SCREEN PRINT UNSIM ALL I/O CYCLE POWER ENABLE HMI MENUE 强制中断正在执行或暂停的程序 使用TP执行程序时，选择FWD / BWD是否有效 改变组（只有多组被设置时才会显示） 在机器人标准轴和附加轴之间选择示教对象 案后显示W/World（腕关节点动方式） 跳过正在执行的等待语句，并暂停在下一语句处 在快速菜单和完整菜单之间选择（限制编程） 保存当前屏幕中相关的数据到软盘中 打印当前屏幕并保存到记忆卡中 打印当前屏幕的数据 取消所有I/O信号的仿真设置 重新启动（Power On/Off） 用来选择当按住MENUS键时，是否需要显示菜单 功能
n： J
运动类型： J：Joint L:Linear C:Circular
@
P[i]
j%
FINE
终止类型： FINE CNT
ACC100
位置数据类型： P[i]：一般位置 PR[i]:位置寄存器
R-j3iB
1）手部负重 （夹具+工件<165kg）
一、机器人
3、特色功能
高性能碰撞检测机器最多能控制40根轴，最多可控制5个组，每个组 最多可控制9根轴。每个组的操作是相互独立的。 第一个组最多可加3根轴（除了机器人的6根轴） 附加轴有以下两种类型 1）外部轴控制时与机器人的运动无关，只能在关节运动 2）内部轴直线运动或圆弧运动时，和机器人一起控制
功能
功能菜单（ 功能菜单（FCTN） ）
项目 ABORT Disable FWD/BWD CHANGE GROUP TOG SUB GROUP TOG WRIST GROUP RELEASE WAIT QUICK/FULL MENUS SAVE PRINT SCREEN PRINT UNSIM ALL I/O CYCLE POWER ENABLE HMI MENUE 强制中断正在执行或暂停的程序 使用TP执行程序时，选择FWD / BWD是否有效 改变组（只有多组被设置时才会显示） 在机器人标准轴和附加轴之间选择示教对象 案后显示W/World（腕关节点动方式） 跳过正在执行的等待语句，并暂停在下一语句处 在快速菜单和完整菜单之间选择（限制编程） 保存当前屏幕中相关的数据到软盘中 打印当前屏幕并保存到记忆卡中 打印当前屏幕的数据 取消所有I/O信号的仿真设置 重新启动（Power On/Off） 用来选择当按住MENUS键时，是否需要显示菜单 功能
n： J
运动类型： J：Joint L:Linear C:Circular
@
P[i]
j%
FINE
终止类型： FINE CNT
ACC100
位置数据类型： P[i]：一般位置 PR[i]:位置寄存器
机器人基础知识的培训(PPT104页)
。 位于同一点的两步间插入联结点
移动方式 指令 MOVJ
P0 轴节或直线 MOVL
P1~P5
多义线 MOVS
P4 轴节或直线 MOVJ MOVL
3 移动指令附加项目
■ 输入移动指令 当完成一步示教时，系统将自动进行载入。
自动输入
手动插入
■ 选择工具号：
再次选择返回程序界面
设定位置精度等级
位置精度是指机器人接近示教位置的精确程度。
位置精度等级 精确度
0 示教位置
1
精
2
粗
■ 输入定时器指令 定时器指令将在一个指定的时间内停止机器人的动作。 输入定时器位置前一行
定时器指令输入
■起始点与结束点的重合方法
为什么要重合起始点与结束点? 假使执行下图所示的程序。机器人从最后一点（第6点）移动到第一点 （第1点）。如果第6点和第1点重合，机器人直接从第5点移动到第1点 ，因此提高了工作效率。
设定运行速度的显示（与圆弧及多义线的移动方式相同） 速度单位有以下两种，可根据需要选择切换。
■ 圆弧移动类型 机器人将经过三个点，以圆弧的方式移动。当机器人使用 圆弧移动，移动指令是MOVC。
单一圆弧 当需要一个单独的圆弧移动时，示教一个圆弧移动需要三个点，P1～P3， 如下图所示。如果，在开始圆弧移动前的点P0是轴移动或线性移动，则机 器人将以直线的形式从P0到P1点
TCP运动方式：
腕部轴 基本轴
实例：
3
4
5
1
2
子程序1 J_BODY
6
7
13
10
15
14
12
16
19
17
11 20 9
21
23
移动方式 指令 MOVJ
P0 轴节或直线 MOVL
P1~P5
多义线 MOVS
P4 轴节或直线 MOVJ MOVL
3 移动指令附加项目
■ 输入移动指令 当完成一步示教时，系统将自动进行载入。
自动输入
手动插入
■ 选择工具号：
再次选择返回程序界面
设定位置精度等级
位置精度是指机器人接近示教位置的精确程度。
位置精度等级 精确度
0 示教位置
1
精
2
粗
■ 输入定时器指令 定时器指令将在一个指定的时间内停止机器人的动作。 输入定时器位置前一行
定时器指令输入
■起始点与结束点的重合方法
为什么要重合起始点与结束点? 假使执行下图所示的程序。机器人从最后一点（第6点）移动到第一点 （第1点）。如果第6点和第1点重合，机器人直接从第5点移动到第1点 ，因此提高了工作效率。
设定运行速度的显示（与圆弧及多义线的移动方式相同） 速度单位有以下两种，可根据需要选择切换。
■ 圆弧移动类型 机器人将经过三个点，以圆弧的方式移动。当机器人使用 圆弧移动，移动指令是MOVC。
单一圆弧 当需要一个单独的圆弧移动时，示教一个圆弧移动需要三个点，P1～P3， 如下图所示。如果，在开始圆弧移动前的点P0是轴移动或线性移动，则机 器人将以直线的形式从P0到P1点
TCP运动方式：
腕部轴 基本轴
实例：
3
4
5
1
2
子程序1 J_BODY
6
7
13
10
15
14
12
16
19
17
11 20 9
21
23
自主移动机器人教学课件第4章 导航规划 2 避障规划和轨迹规划
h
a
v max t
l a a max t
l a a max t
实现步骤
(3)结合机器人速度约束，
获得可行速度空间为
Vr Va Vd Vs
{
Va = (v,w ) | v £ 2× dist(v,w ) × vb Ùw £ 2 × dist(v,w ) × wb
考虑到势场法仅用推斥势来表示障碍物从而丢失了局部障碍物分布的详细信息提出根据环境详细栅格地图构建机器人坐标系下障碍物概率直方图根据概率直方图评估选择最优运动方向向量势直方图法实现步骤向量势直方图法实现步骤构建并维护机器人周围环境的局部栅格地图直接根据距离传感器检测数据将相关栅格被占值加1向量势直方图法实现步骤向量势直方图法实现步骤为每个栅格计算其障碍物向量距离机器人越近向量越大向量方向向量大小向量势直方图法向量势直方图法转换为极坐标下的障碍物概率直方图由于直方栅格地图的离散特性为避免一维极坐标系直方图参差不齐影响方向选择可进行平滑示例示例构建活动窗口内的栅格地图示例示例计算栅格障碍物向量示例示例向量势直方图法向量势直方图法根据直方图识别所有可以让机器人通过的通道然后对每个通道计算成本选择具有最低成本的通道得到导航方向向量势直方图法向量势直方图法根据直方图识别所有可以让机器人通过的通道然后对每个通道计算成本选择具有最低成本的通道得到导航方向targetdirection
ሶ =
ℎ
速度恒定
基本一维轨迹规划
线性轨迹示例
基本一维轨迹规划
抛物线轨迹：由2个二阶多项式合成
阶段1
∈ [0 , f ]
= 0 + 1 − 0 + 2 − 0
阶段2
2
∈ [f , 1 ]
a
v max t
l a a max t
l a a max t
实现步骤
(3)结合机器人速度约束，
获得可行速度空间为
Vr Va Vd Vs
{
Va = (v,w ) | v £ 2× dist(v,w ) × vb Ùw £ 2 × dist(v,w ) × wb
考虑到势场法仅用推斥势来表示障碍物从而丢失了局部障碍物分布的详细信息提出根据环境详细栅格地图构建机器人坐标系下障碍物概率直方图根据概率直方图评估选择最优运动方向向量势直方图法实现步骤向量势直方图法实现步骤构建并维护机器人周围环境的局部栅格地图直接根据距离传感器检测数据将相关栅格被占值加1向量势直方图法实现步骤向量势直方图法实现步骤为每个栅格计算其障碍物向量距离机器人越近向量越大向量方向向量大小向量势直方图法向量势直方图法转换为极坐标下的障碍物概率直方图由于直方栅格地图的离散特性为避免一维极坐标系直方图参差不齐影响方向选择可进行平滑示例示例构建活动窗口内的栅格地图示例示例计算栅格障碍物向量示例示例向量势直方图法向量势直方图法根据直方图识别所有可以让机器人通过的通道然后对每个通道计算成本选择具有最低成本的通道得到导航方向向量势直方图法向量势直方图法根据直方图识别所有可以让机器人通过的通道然后对每个通道计算成本选择具有最低成本的通道得到导航方向targetdirection
ሶ =
ℎ
速度恒定
基本一维轨迹规划
线性轨迹示例
基本一维轨迹规划
抛物线轨迹：由2个二阶多项式合成
阶段1
∈ [0 , f ]
= 0 + 1 − 0 + 2 − 0
阶段2
2
∈ [f , 1 ]
智能机器人及其应用培训课件
2
思考。
研究如何制造和设计能够执行任务的机
械设备。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
关系
人工智能是机器人技术的核心，机器人 技术是人工智能的应用。
智能机器人的工作原理
感知和感知技术
通过传感器获取外部信息。
决策和控制技术
处理感知数据并做出决策。
执行和动作技术
根据决策结果执行动作。
智能机器人的传感技术
视觉传感器 听觉传感器 触觉传感器 距离传感器
智能机器人的应用领域
医疗保健
智能机器人可用于手术、康复和精确药物投放。
教育和研究
智能机器人可提供交互式教学和实验平台。
安防和救援
智能机器人可用于巡逻、监控和救援任务。
家庭助理
智能机器人可帮助日常任务、娱乐和家庭管理。
人工智能和机器人技术的关系
1
人工智能
研究如何使机器模拟人类的智能行为和
机器人技术
机械结构
设计合理的机械结构，满足任 务需求。
传动系统
选择适当的传动方式，提供动 力支持。
电子组件
使用电子元件实现感知和控制 功能。
智能机器人的任务规划技术
路径规划
制定最优路径以完成任务。
动作规划
规划机器人执行正确的动作。
协作规划
多个机器人之间协调任务执行。
智能机器人的学习技术
监督学习
通过标注的数据进行模型训 练。
3 交互能力
智能机器人可以根据环境和用户需求进行交 互，并做出相应的反应。
4 决策能力
基于感知和学习，智能机器人能够做出自主 的决策，并执行相应的任务。
智能机器人的分类
服务型机器人
用于人机交互、服务和辅助人 们的生活。
ABB初级机器人培训全部课程
ABB初级培训全部课程一、教学内容本课程以ABB初级培训教材为基础，共分为十个章节。
具体内容包括：1. 概述：介绍的定义、分类和应用领域。
2. 硬件组成：讲解的主要硬件部件，如控制器、执行器、传感器等。
3. 编程基础：介绍ABB编程语言，包括指令、函数、变量等。
4. 运动学：讲解的运动学原理，包括正向运动学和逆向运动学。
5. 路径规划：介绍的路径规划算法，如直线、圆弧、样条曲线等。
6. 传感器应用：讲解的各种传感器及其应用，如触摸传感器、红外传感器等。
7. 视觉系统：介绍的视觉系统原理及其在实际应用中的应用。
8. 通信与联网：讲解与外部设备、网络的通信原理及应用。
9. 控制系统：介绍的控制系统原理，包括PLC、触摸屏等。
10. 编程实例：通过实际案例，讲解编程在工业生产中的应用。
二、教学目标1. 使学生了解的基本概念、硬件组成和应用领域。
2. 培养学生掌握ABB编程语言，能进行简单的编程操作。
3. 培养学生具备分析、解决实际问题的能力，能运用技术进行创新实践。
三、教学难点与重点重点：ABB编程语言、运动学原理、路径规划、传感器应用、视觉系统、通信与联网、控制系统。
难点：运动学逆向求解、路径规划算法、视觉系统调试、通信协议、控制系统编程。
四、教具与学具准备1. 教具：ABB演示台、控制器、执行器、传感器等。
2. 学具：每人一台计算机，安装有ABB编程软件。
五、教学过程1. 实践情景引入：讲解在工业生产中的应用案例，激发学生兴趣。
2. 知识点讲解：分别讲解教材的十个章节，结合实际案例，让学生更好地理解。
3. 例题讲解：分析、讲解典型的编程实例，使学生掌握编程方法。
4. 随堂练习：布置练习题，让学生现场编程，巩固所学知识。
5. 小组讨论：分组讨论实际问题，引导学生运用技术进行创新实践。
六、板书设计根据教学内容，设计简洁、直观的板书，便于学生理解。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述的定义和分类。
（2）解释ABB编程语言中的指令、函数和变量。
机器人操作培训说明书完整版
S4C IRB墓本操作培训教材1.培训教材介绍2、机器人系统安全及环境保护3、机器人综述4.机器人启动5.用窗口进行工作&手动操作机器人7.机器人自动生产&编程与测试9. 输入与输出10. 系统备份与冷启动11. 机器人保养检查表附录X机器人安全控制链附录2、定义工具中心点附录3、文件管理1、培训教材介绍本教材解释ABB机器人的基本操作、运行。
你为了理解其内容不需要任何先前的机器人经验。
本教材被分为十一章,各章分别描述一个特别的工作任务和实现的方法。
各章互相间有一定联系。
因此应该按他们在书中的顺序阅读。
借助此教材学习操作操作机器人是我们的目的，但是仅仅阅读此教材也应该能帮助你理解机器人的基本的操作。
此教材依照标准的安装而写,具体根据系统的配置会有差异。
机器人的控制柜有两种型号。
一种小,一种大。
本教材选用小型号的控制柜表示。
大的控制柜的柜橱有和大的一个同样的操作面板,但是位于另一个位置。
请注意这教材仅仅描述实现通常的工作作业的某一种方法,如果你是经验丰富的用户,可以有其他的方法。
其他的方法和更详细的信息看下列手册。
《使用指南》提供全部自动操纵功能的描述并详细描述程序设计语言。
此手册是操作员和程序编制员的参照手册。
《产品手册》提供安装、机器人故障走位等方面的信息。
如果你仅希望能运行程序,手动操作机器人.由软盘调入程序等,不必要读8小章。
厶机器人系统安全及环境保护机器人系统复杂而且危险性大,在训练期间里,或者任何别的操作过程都必须注意安全。
无论任何时间进入机器人周围的保护的空间都可能导致严重的伤害。
只有经过培训认证的人员才可以逬入该区域。
请严格注意。
以下的安全守则必须遵守。
万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。
急停开关（E-Stop ）不允许被短接。
机器人处于自动模式时,不允许进入其运动所及的区域。
在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。
搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。
第二位数(4 )指机器人属于S4或S4C,S4C plus系统。
《移动机器人构建与编程》课程教学大纲
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
1．本课程按照“学中做，做中学”理念，在组装移动小车、搭建探测电路以及编写任务控制程序中，学习并掌握电机控制、简单的传感器使用及检测方法，实现移动机器人的运动规划及自主导航任务。
2．结合移动机器人主题，采取小组合作的方式，按照工程培养模式，进行自主创意的方案设计并汇报展示，从工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统四个层面得到锻炼和提高。
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
教学内容
学时
教学方式
课堂及要求
基本要求
考查方式
机器人概述
1
PPT介绍
介绍机器人的概念、分类、体系结构等。以移动机器人为例，进行具体分析。介绍本课程的进度安排、考核方式等。
学生对机器人的体系结构、功能划分有所认识。
课程总结报告
*教材或参考资料
(Textbooks & Other Materials)
教材：
基础机器人制作与编程.秦志强，陈伟，王文武 编译.电子工业出版社，2007
参考书：
智能传感器应用项目教程——基于教育机器人的设计与实现.秦志强，李昌帅，陈国璋 编著.电子工业出版社，2010
Arduino
其它
（More）
伺服电机测试和Boe-Bot机器人的组装
3
PPT介绍
课堂实验
介绍宝贝车的硬件、软件组成，重点讲解教学板以及BASIC Stamp2微控制器，或Arduino开发板。
介绍移动机器人常用的几种电机以及控制方法。介绍Boe-Bot机器人伺服电机的控制方法、伺服电机调零。
*学习目标(Learning Outcomes)
1．本课程按照“学中做，做中学”理念，在组装移动小车、搭建探测电路以及编写任务控制程序中，学习并掌握电机控制、简单的传感器使用及检测方法，实现移动机器人的运动规划及自主导航任务。
2．结合移动机器人主题，采取小组合作的方式，按照工程培养模式，进行自主创意的方案设计并汇报展示，从工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统四个层面得到锻炼和提高。
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
教学内容
学时
教学方式
课堂及要求
基本要求
考查方式
机器人概述
1
PPT介绍
介绍机器人的概念、分类、体系结构等。以移动机器人为例，进行具体分析。介绍本课程的进度安排、考核方式等。
学生对机器人的体系结构、功能划分有所认识。
课程总结报告
*教材或参考资料
(Textbooks & Other Materials)
教材：
基础机器人制作与编程.秦志强，陈伟，王文武 编译.电子工业出版社，2007
参考书：
智能传感器应用项目教程——基于教育机器人的设计与实现.秦志强，李昌帅，陈国璋 编著.电子工业出版社，2010
Arduino
其它
（More）
伺服电机测试和Boe-Bot机器人的组装
3
PPT介绍
课堂实验
介绍宝贝车的硬件、软件组成，重点讲解教学板以及BASIC Stamp2微控制器，或Arduino开发板。
介绍移动机器人常用的几种电机以及控制方法。介绍Boe-Bot机器人伺服电机的控制方法、伺服电机调零。
自主移动机器人教学课件第2章 预备知识
≜ ≤ ，测距结果小于10cm的概率
考虑到分布函数单调非减，可以导出 ≤ ≤ = −
，解释为测距结果在5cm-10cm之间的概率
连续随机变量概率
基于分布函数，可以导出概率密度函数
() =
( )
满足如下的性质：
刚体运动
引入反对称矩阵表示叉乘
0
× ≜
−
−
0
−
0
刚体上点的运动可以进一步写为
= ,× +
刚体运动
进一步微分，可以得到加速度的关系
,×
=
+ ,× ,× +
机器人运动小结
机器人的运动可以利用刚体上点的运动进行描述
机器人的状态通常被建模成位姿和速度，由于旋转的存在，
机器人的运动和观测都是非线性模型
通过引入旋转的线性化，可以将非线性模型线性化
同时引入旋转的概率密度函数，使旋转的随机性可以用概率
理论描述
至此，我们有了完整的机器人状态系统建模，有了对状态的
൞
= ()
测量
当移动机器人是一辆汽车时，就是油门和方向盘，而就是
位姿和速度，就是之前导出的刚体上一点的运动方程。
是观测方程，因为机器人的状态需要被观测获得，传感器
测量结果为
旋转的线性化
由于旋转的存在，机器人的系统方程通常是非线性的。为了
分析简单，常见的思路是将方程线性化。
运动过程中所有的传感器信息和控制信息考虑到一起，以马
尔卡夫过程的形式建模
考虑到分布函数单调非减，可以导出 ≤ ≤ = −
，解释为测距结果在5cm-10cm之间的概率
连续随机变量概率
基于分布函数，可以导出概率密度函数
() =
( )
满足如下的性质：
刚体运动
引入反对称矩阵表示叉乘
0
× ≜
−
−
0
−
0
刚体上点的运动可以进一步写为
= ,× +
刚体运动
进一步微分，可以得到加速度的关系
,×
=
+ ,× ,× +
机器人运动小结
机器人的运动可以利用刚体上点的运动进行描述
机器人的状态通常被建模成位姿和速度，由于旋转的存在，
机器人的运动和观测都是非线性模型
通过引入旋转的线性化，可以将非线性模型线性化
同时引入旋转的概率密度函数，使旋转的随机性可以用概率
理论描述
至此，我们有了完整的机器人状态系统建模，有了对状态的
൞
= ()
测量
当移动机器人是一辆汽车时，就是油门和方向盘，而就是
位姿和速度，就是之前导出的刚体上一点的运动方程。
是观测方程，因为机器人的状态需要被观测获得，传感器
测量结果为
旋转的线性化
由于旋转的存在，机器人的系统方程通常是非线性的。为了
分析简单，常见的思路是将方程线性化。
运动过程中所有的传感器信息和控制信息考虑到一起，以马
尔卡夫过程的形式建模
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全自主移动机器人维护
• 日常维护
• 保持设备正常
• 故障排除
• 检查相关连线
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决策模块
• 决策模块的输入是视觉模块的输出，是球场上各个对 象的信息，如球相对于机器人的坐标，两个球门中心 点相对于机器人的坐标等等。决策模块的输出是具体 的运动参数，如左右轮速，它们将成为运动控制模块 的输入。在这里面运动控制模块所做的是根据过去部 分的和当前的视觉信息判断出当前状态，根据这个状 态使用对应的算法计算出适合的运动参数。 决策模块 主要是通过一个有限状态自动机来完成决策过程的。 而这个状态机是通过读取配置文件来构建的。 BlackGen在初始化的时候先读取这个配置文件并在程 序中构建出一个状态机供决策使用。用户可以根据自 己的需要针对不同情况编写不同的配置文件。
全自主移动机器人
基于CBaseVision类及其子类的图 像分析处理
• 软件在识别中使用颜色分割的方法，软件中需要 识别八种颜色，我们通过对H、I、S三个数组都设 成BYTE型，每一为为代表一种颜色，如果某个颜 色分量的某个值属于某中颜色，则对应与该颜色 的此颜色分量数组中的相应位设为1，否则设为0， 这样通过用某个象素的H、I、S值作为H、I、S三 个数组的索引对三个值进行位与即可得到当前象 素属于的颜色，也成为“8通道”的方法。这样效 率比较高。此部分已经被封装成vision.dll在程序 中通过加载dll实现。其中的大部分文件的源代码 是开放的。
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程序模块划分及工作流程四
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视觉模块
全自主移动机器人
视觉模块主要完成以下任务
• a) 基于Camera类的视频采集。 • b) 基于CBaseVision类及其子类 （CFrontVision和COmniVision）的图像 分析处理。 • c) 两个视觉的信息融合（updateWorld函 数）。
自主移动机器人软件模块
软件运行环境:
1. Windows XP Professional 操作系统 2. 需要摄像头驱动程序 3. 运动控制动态链接库TML_lib.dll，视觉动 态库omni_vision.dll,决策动态库 decision_making.lib和控制动态库control.lib。 4. 推荐运行在 PC CPU 800MHz以上，256M 以上内存环境。
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基于Camera类的视频采集
• Camera类表示摄像头设备，主要用来初始化摄像头和从摄像头中 获得的图像原始数据，通过摄像头获得的是24位RGB格式的图像 数据。RGB（red，green，blue）是在三基色理论基础上开发的相 加混合颜色空间，这也是在图像处理中通常采用的颜色空间，其 中在320×240的图像上每个象素点用3个Byte表示其RGB值。主要 采用了directShow技术进行视频捕捉。 • Camera类的接口很简单，为了方便使用，只有两个公共函数： – bool Init(int dev_num,char *pBuffer); • 执行初始化摄像头，在第一次从设备读取图像原始数据 （RGB颜色模式）之前，一定要执行初始化。 • 第一个参数dev_num表示该设备的在当前操作系统中的枚 举值； • 第二个参数pBuffer表示存放图像原始数据的缓冲区，该缓 冲区大小至少为3×320×240个BYTE。 – void CaptureImage(char *pBuffer); • 捕捉图像原始数据，参数pBuffer表示存放图像原始数据的 缓冲区。
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自主移动机器人简介
• Robocup足球机器人世界杯是目前世界上规模最大的智 能机器人联盟。 • Robocup中型组足球机器人是目前Robocup足球机器人 比赛中最富挑战性的课题之一，博得许多机器人研究 机构和大学的青睐。 • DM-B系列智能机器人系统既能够面向RobotCup中型组 足球机器人竞赛提供一个标准比赛任务。 • 能够用于如实时计算机视觉、多机器人协作算法等其 他多种研究。 • 还可以满足机电，自动控制等课程的教学演示、工程 实训，以提高学生的综合创新能力。 • 可扩展成工业领域和服务领域的智能无人小车和智能 服务机器人。
自主移动机器人
培训教程
全自主移动机器人
深圳市鸥鹏科技有限公司简介 • 深圳市鸥鹏科技有限公司(Open Technology Ltd) 是一家 专业从事机电一体化和专业机器人创新产品研究、开 发、生产和销售的高新技术企业，开发的具有自主知 识产权的机电一体化和专业机器人集成技术及产品不 仅可以广泛的应用于工业自动化领域，而且还可以广 泛的应用于普通高等院校和职业技术学院的自动化和 机电一体化等相关专业的实训、教学和研究。本手册 主要围绕普通高等院校和职业技术学院的数控原理与 数控技术、专业机器人和控制原理和控制工程等综合 创新实验室的建设来介绍产品，但这些产品并不仅仅 限于教学应用，他们的大多数产品都可以直接应用于 工业领域。 • 更详细信息请登录： •
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运动控制模块
• BlackGen机器人采用TECHNOSOFT 公司的 IPM 100运动控制板作为运动 控制器，用来将上位机指令转换为 运动输出。 • BlackGen采用运动控制动态链接库 TML_lib.dll来完成对IPM板的控制， 而控制工作主要在ipm类里面实现。
全自主移动机器人
全自主移动机器人
程序模块划分及工作流程二
全自主移动机器人
程序模块划分及工作流程三
BlackGen整个进程由5个线程组成： • 视觉线程， • 决策线程 • 运动控制线程 • 通信线程 • 另外还有一个主线程，它是程序的入口，它先为整个 进程作一些必要的初始化，如：初始化摄像头，读取 配置文件等。然后创建另外4个线程，接着就等待键盘 输入和处理指令，键盘输入的指令有start（开始）， stop（暂停），end（程序结束）。
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CBaseVision类图像处理的典型步骤
全自主移动机器人
CFrontVision类中图像处理实现过程
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两个视觉的信息融合
• 软件有两个摄像头采集视频，采用的是不同的图像处理方法，因此在 视觉融合方面需要做一些工作。即不论所得的有效信息是从全维视觉 得到还是从前向视觉得到，在决策模块认为是一致的。 • bool updateWorld(CFrontVision &frontVision,bool frontOK,COmniVision &omniVison,bool omniOK,World &w) • 更新信息函数。该函数为上面的结构体中变量赋值。 • 第一个参数frontVision指向前向视觉对象。 • 第二个参数frontOk，true表示前向视觉参与视觉融合，false表示不参 与。 • 第三个参数omniVision指向全维视觉对象。 • 第四个参数omniOk，true表示全维视觉参与视觉融合，false表示不参 与。 • 注：在软件中主要是通过经验来融合两个视觉的信息。该部分应该根 据具体情况考虑修改。并且没有写单独一个视觉的情况，如果需要可 自己添加。 • 第五个参数w，World对象中包含Vision2Player成员，该成员会被赋值。
• 视觉模块 • 策略模块
全自主移动机器人
• 运动控制模块
程序模块划分及工作流程一
运行于BlackGen上的程序从结构上可以分为4个 主要模块： • 视觉模块 • 决策模块 • 运动控制模块 • 通信模块 • 除BlackGen之外，还有一个教练（Coach）程 序用于远程控制和查看当前信息。BlackGen运 行在机器人的笔记本中，Coach运行在场外的 计算机里面，一个Coach程序可以控制多个 BlackGen程序。
运动控制模块接口说明
主要成员函数：
• bool Ipm::initIpm() 初始化控制板。 • int Ipm::readASPD() 读取实际的左右轮速并把结果保存在R_ASPD和 L_ASPD这两个成员变量中。 • bool Ipm::DetectBlock(double lwset, double rwset) 判断机器人的左右轮 是否处在堵转状态，输入为lwset和rwset实际向IPM板发送的左右轮速。 函数给bLBlocking和bRBlocking两个成员变量赋值，这两个变量分别 代表了左右轮是否堵转。 第一个参数lwset为发到IPM板上的左轮速 第二个参数rwset为发到IPM板上的右轮速 • bool Ipm::LoadConfig(const char * filename) 读取配置文件，得到初始 化参数。 第一个参数filename为IPM板相关的配置文件，默认为 《ipm.cfg》 • void Ipm::axisOff() 让机器人处于poweroff的状态。 • void Ipm::axisOn() 让机器人处于poweron的状态。 • void Ipm::kickerOn() 打开机器人的踢球机构。 • void Ipm::kickerOff() 关闭机器人的踢球机构。 • bool Ipm::SendToIPM() 把类成员lv和rv作为左右轮速以速度控制的形 式发送指令给IPM板。
全自主移动机器人
决策模块的原理
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决策模块的原理
• 找球（FindBall）就是当视觉没有在图像上识别出球时所处的状态， 机器人采用自转的方式找球，如果看到球，跳到拿球状态。 • 拿球（GoToBall）就是机器人看见球了，但是球还没进入机器人 的带球机构，这个状态的动作需要一个具体的算法，一个已知目 标点求左右轮速的算法。当看不见球了状态跳到找球，如果球进 入机器人的带球机构时跳到带球状态。 • 带球（DriveToGoal）就是球在带球机构中，而球门并不在机器人 的射程中所处的状态，机器人针对对方球门的位置算出不同的左 右轮速，同样这里也需要一个特定的算法。如果球不见了状态跳 到找球，如果球脱离了带球状态跳到拿球状态，如果对方球门看 不见则跳到找球门的状态，如果对方球门进入射程范围就跳到射 门状态。 • 找球门（FindOppGoal）就是球在机器人的带球机构中，但是机器 人看不见对方球门，机器人需要带着球找对方球门。这里我们直 接设置左右轮速（25，40）走圆弧来完成这个工作。 • 射门（Kick）是球在带球机构中，对方球门又在射程中，机器人 打开踢球机构把球弹出。同样如果球不见了就跳到找球状态。
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• 日常维护
• 保持设备正常
• 故障排除
• 检查相关连线
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决策模块
• 决策模块的输入是视觉模块的输出，是球场上各个对 象的信息，如球相对于机器人的坐标，两个球门中心 点相对于机器人的坐标等等。决策模块的输出是具体 的运动参数，如左右轮速，它们将成为运动控制模块 的输入。在这里面运动控制模块所做的是根据过去部 分的和当前的视觉信息判断出当前状态，根据这个状 态使用对应的算法计算出适合的运动参数。 决策模块 主要是通过一个有限状态自动机来完成决策过程的。 而这个状态机是通过读取配置文件来构建的。 BlackGen在初始化的时候先读取这个配置文件并在程 序中构建出一个状态机供决策使用。用户可以根据自 己的需要针对不同情况编写不同的配置文件。
全自主移动机器人
基于CBaseVision类及其子类的图 像分析处理
• 软件在识别中使用颜色分割的方法，软件中需要 识别八种颜色，我们通过对H、I、S三个数组都设 成BYTE型，每一为为代表一种颜色，如果某个颜 色分量的某个值属于某中颜色，则对应与该颜色 的此颜色分量数组中的相应位设为1，否则设为0， 这样通过用某个象素的H、I、S值作为H、I、S三 个数组的索引对三个值进行位与即可得到当前象 素属于的颜色，也成为“8通道”的方法。这样效 率比较高。此部分已经被封装成vision.dll在程序 中通过加载dll实现。其中的大部分文件的源代码 是开放的。
全自主移动机器人
程序模块划分及工作流程四
全自主移动机器人
视觉模块
全自主移动机器人
视觉模块主要完成以下任务
• a) 基于Camera类的视频采集。 • b) 基于CBaseVision类及其子类 （CFrontVision和COmniVision）的图像 分析处理。 • c) 两个视觉的信息融合（updateWorld函 数）。
自主移动机器人软件模块
软件运行环境:
1. Windows XP Professional 操作系统 2. 需要摄像头驱动程序 3. 运动控制动态链接库TML_lib.dll，视觉动 态库omni_vision.dll,决策动态库 decision_making.lib和控制动态库control.lib。 4. 推荐运行在 PC CPU 800MHz以上，256M 以上内存环境。
全自主移动机器人
基于Camera类的视频采集
• Camera类表示摄像头设备，主要用来初始化摄像头和从摄像头中 获得的图像原始数据，通过摄像头获得的是24位RGB格式的图像 数据。RGB（red，green，blue）是在三基色理论基础上开发的相 加混合颜色空间，这也是在图像处理中通常采用的颜色空间，其 中在320×240的图像上每个象素点用3个Byte表示其RGB值。主要 采用了directShow技术进行视频捕捉。 • Camera类的接口很简单，为了方便使用，只有两个公共函数： – bool Init(int dev_num,char *pBuffer); • 执行初始化摄像头，在第一次从设备读取图像原始数据 （RGB颜色模式）之前，一定要执行初始化。 • 第一个参数dev_num表示该设备的在当前操作系统中的枚 举值； • 第二个参数pBuffer表示存放图像原始数据的缓冲区，该缓 冲区大小至少为3×320×240个BYTE。 – void CaptureImage(char *pBuffer); • 捕捉图像原始数据，参数pBuffer表示存放图像原始数据的 缓冲区。
全自主移动机器人
自主移动机器人简介
• Robocup足球机器人世界杯是目前世界上规模最大的智 能机器人联盟。 • Robocup中型组足球机器人是目前Robocup足球机器人 比赛中最富挑战性的课题之一，博得许多机器人研究 机构和大学的青睐。 • DM-B系列智能机器人系统既能够面向RobotCup中型组 足球机器人竞赛提供一个标准比赛任务。 • 能够用于如实时计算机视觉、多机器人协作算法等其 他多种研究。 • 还可以满足机电，自动控制等课程的教学演示、工程 实训，以提高学生的综合创新能力。 • 可扩展成工业领域和服务领域的智能无人小车和智能 服务机器人。
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培训教程
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深圳市鸥鹏科技有限公司简介 • 深圳市鸥鹏科技有限公司(Open Technology Ltd) 是一家 专业从事机电一体化和专业机器人创新产品研究、开 发、生产和销售的高新技术企业，开发的具有自主知 识产权的机电一体化和专业机器人集成技术及产品不 仅可以广泛的应用于工业自动化领域，而且还可以广 泛的应用于普通高等院校和职业技术学院的自动化和 机电一体化等相关专业的实训、教学和研究。本手册 主要围绕普通高等院校和职业技术学院的数控原理与 数控技术、专业机器人和控制原理和控制工程等综合 创新实验室的建设来介绍产品，但这些产品并不仅仅 限于教学应用，他们的大多数产品都可以直接应用于 工业领域。 • 更详细信息请登录： •
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运动控制模块
• BlackGen机器人采用TECHNOSOFT 公司的 IPM 100运动控制板作为运动 控制器，用来将上位机指令转换为 运动输出。 • BlackGen采用运动控制动态链接库 TML_lib.dll来完成对IPM板的控制， 而控制工作主要在ipm类里面实现。
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全自主移动机器人
程序模块划分及工作流程二
全自主移动机器人
程序模块划分及工作流程三
BlackGen整个进程由5个线程组成： • 视觉线程， • 决策线程 • 运动控制线程 • 通信线程 • 另外还有一个主线程，它是程序的入口，它先为整个 进程作一些必要的初始化，如：初始化摄像头，读取 配置文件等。然后创建另外4个线程，接着就等待键盘 输入和处理指令，键盘输入的指令有start（开始）， stop（暂停），end（程序结束）。
全自主移动机器人
CBaseVision类图像处理的典型步骤
全自主移动机器人
CFrontVision类中图像处理实现过程
全自主移动机器人
两个视觉的信息融合
• 软件有两个摄像头采集视频，采用的是不同的图像处理方法，因此在 视觉融合方面需要做一些工作。即不论所得的有效信息是从全维视觉 得到还是从前向视觉得到，在决策模块认为是一致的。 • bool updateWorld(CFrontVision &frontVision,bool frontOK,COmniVision &omniVison,bool omniOK,World &w) • 更新信息函数。该函数为上面的结构体中变量赋值。 • 第一个参数frontVision指向前向视觉对象。 • 第二个参数frontOk，true表示前向视觉参与视觉融合，false表示不参 与。 • 第三个参数omniVision指向全维视觉对象。 • 第四个参数omniOk，true表示全维视觉参与视觉融合，false表示不参 与。 • 注：在软件中主要是通过经验来融合两个视觉的信息。该部分应该根 据具体情况考虑修改。并且没有写单独一个视觉的情况，如果需要可 自己添加。 • 第五个参数w，World对象中包含Vision2Player成员，该成员会被赋值。
• 视觉模块 • 策略模块
全自主移动机器人
• 运动控制模块
程序模块划分及工作流程一
运行于BlackGen上的程序从结构上可以分为4个 主要模块： • 视觉模块 • 决策模块 • 运动控制模块 • 通信模块 • 除BlackGen之外，还有一个教练（Coach）程 序用于远程控制和查看当前信息。BlackGen运 行在机器人的笔记本中，Coach运行在场外的 计算机里面，一个Coach程序可以控制多个 BlackGen程序。
运动控制模块接口说明
主要成员函数：
• bool Ipm::initIpm() 初始化控制板。 • int Ipm::readASPD() 读取实际的左右轮速并把结果保存在R_ASPD和 L_ASPD这两个成员变量中。 • bool Ipm::DetectBlock(double lwset, double rwset) 判断机器人的左右轮 是否处在堵转状态，输入为lwset和rwset实际向IPM板发送的左右轮速。 函数给bLBlocking和bRBlocking两个成员变量赋值，这两个变量分别 代表了左右轮是否堵转。 第一个参数lwset为发到IPM板上的左轮速 第二个参数rwset为发到IPM板上的右轮速 • bool Ipm::LoadConfig(const char * filename) 读取配置文件，得到初始 化参数。 第一个参数filename为IPM板相关的配置文件，默认为 《ipm.cfg》 • void Ipm::axisOff() 让机器人处于poweroff的状态。 • void Ipm::axisOn() 让机器人处于poweron的状态。 • void Ipm::kickerOn() 打开机器人的踢球机构。 • void Ipm::kickerOff() 关闭机器人的踢球机构。 • bool Ipm::SendToIPM() 把类成员lv和rv作为左右轮速以速度控制的形 式发送指令给IPM板。
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决策模块的原理
全自主移动机器人
决策模块的原理
• 找球（FindBall）就是当视觉没有在图像上识别出球时所处的状态， 机器人采用自转的方式找球，如果看到球，跳到拿球状态。 • 拿球（GoToBall）就是机器人看见球了，但是球还没进入机器人 的带球机构，这个状态的动作需要一个具体的算法，一个已知目 标点求左右轮速的算法。当看不见球了状态跳到找球，如果球进 入机器人的带球机构时跳到带球状态。 • 带球（DriveToGoal）就是球在带球机构中，而球门并不在机器人 的射程中所处的状态，机器人针对对方球门的位置算出不同的左 右轮速，同样这里也需要一个特定的算法。如果球不见了状态跳 到找球，如果球脱离了带球状态跳到拿球状态，如果对方球门看 不见则跳到找球门的状态，如果对方球门进入射程范围就跳到射 门状态。 • 找球门（FindOppGoal）就是球在机器人的带球机构中，但是机器 人看不见对方球门，机器人需要带着球找对方球门。这里我们直 接设置左右轮速（25，40）走圆弧来完成这个工作。 • 射门（Kick）是球在带球机构中，对方球门又在射程中，机器人 打开踢球机构把球弹出。同样如果球不见了就跳到找球状态。