智能机器人教学大纲

《智能机器人实验》课程教学大纲

一、课程编号：

二、课程名称：智能机器人实验 (32学时)

Intelligent Robot ??

三、课程教学目的

智能机器人实验是针对智能科学与技术专业学生开设的一门将智能专业相关知识进行综合应用，以仿人机器人为展示平台的一门实践类课程。

本课程的目的在于让学生们了解智能机器人的相关基础知识，掌握基于智能仿人机器人的软件设计和实现方法以及人-机交互的基本理论，设计实现出人性化的、对环境有适应能力的智能机器人系统。

四、课程教学基本要求

通过设置此实验，使学生能够熟悉并掌握仿人机器人与人之间的基本交互方式并能够通过程序控制实现。学生通过综合相关领域如自然语言处理、信息抽取、机器学习等课程中的知识，设计出拟人的智能机器人系统。

具体包括：

1.熟悉智能机器人的发展历史、最新进展及相关基本概念。

2.熟悉本课程中使用的机器人平台，主要是各项参数指标、操作平台、体系结构、接

口方式、开发平台。

3.掌握机器人输入数据的获取、融合和存储方式，包括视频、音频、传感器；掌握机

器人的基本控制方法，包括动作、声音、灯光等。

4.设计并实现一种以仿人机器人为运行平台的“智能”应用（不限定），使得能够完

成非预设环境下的任务。

五、教学内容及学时分配（含实验）

1.NAO机器人基本介绍：NAO的数据参数，NAO可以做什么，视频演示NAO的舞蹈和

简单功能。使用基本方法：开机、关机、程序运行中途停止、网络连接、IP地址

获取、使用浏览器通过网络查看或修改NAO信息、长时间静止时应保持的稳定姿势、电机过热或电量低等特殊情况处理。分发学习资料。（1学时）

2.使用Choregraphe控制NAO机器人，熟悉NAO的控制方式。在PC机上安装

Choregraphe软件，连接到网络上的机器人，控制NAO电机刚度（stiffness）。在

NAO中添加指令盒Say，修改参数，并下载到NAO运行。打开指令盒，查看其Python

脚本，学习Python简单的脚本语法。（1学时）

3.使用Choregraphe实现多种指令盒的配合。熟悉走路、说话、播放音乐、灯光等多

种指令盒中动作内容，熟悉输入的传感器数据，组织较为完善的指令控制系统，令

机器人可根据触摸传感器或语音的输入指令触发相应行为。建立新的动作指令盒，

并编辑独特的时间轴动作。建立新的指令盒，使用Python编程控制NAO的声音、

灯光或动作。（2学时）

4.安装VC++远程开发环境，包括Python、Cmake、VS2008等。熟悉VC下的Nao程

序开发、调试、运行环境。（2学时）

a)新建vc项目。控制Nao说话或做其他控制。

b)在vc环境下打开语音识别的例子程序，编译并连接到机器人运行。当机器人收到

语音时触发语音识别功能。

c)布置之后的实验安排，并要求同学阅读sdk说明。

5.实验1 室内场景下的目标搜寻系统（24学时）

a)系统功能描述：在后期学习过程中，自行开发一个能够在室内场景下寻找特定目标

物（比如红色小球）的机器人系统。首先让机器人确认目标物，之后机器人寻找环

境中的目标物，寻找到目标物后将目标物拿起。本实验关注计算机视觉和机器人动

作控制；辅助控制信号为语音类型。

b)目标物：使用红色小球作为目标物（高级：其他预设目标物）。

c)场地：开阔场地（高级：有障碍物，比如纸盒子），室内场景。

d)搜寻：机器人可在场地内自由行走，使用脚部传感器(bumper)和声纳(sonar)探测

障碍物防止机器人摔倒。机器人通过行进改变其位置，并可控制头部摄像头的角度

搜索当前位置周围是否出现目标物。

e)向目标物行进：机器人通过判断自身和目标物之间的相对位置，走向目标物。（高

级：能够绕过障碍物）

f)拿起目标物：通过控制机器人肢体和手部动作，拿起目标物。

6.实验分组：

大约3名同学一组，分别研究机器人行走、躲避障碍物；视觉目标搜索策略和室内

环境探索；在各种位置情况下拾取目标物体。

7.实验评分标准：（按照难易度）

a)能够探索较大区域范围，并且较好地规避障碍物（20分）

b)能够搜寻并识别出目标物（30分）

c)能够主动接近目标物（20分）

d)能够拿起目标物（30分）

六、教学重点、难点

重点：机器人相关的基本功能开发包括：机器人应用软件开发平台；视觉信息处理、语音识别及语言理解、机器人动作设计等的软件开发

难点：机器人软件开发平台和SDK

七、先修课程：C/C++、智能机器人

八、适用专业：计算机科学与技术智能科学与技术