開課啦！| “開源兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人電控系統(tǒng)開發(fā)”培訓(xùn)班 —— 2021年人工智能與機(jī)器人系列培訓(xùn)之一
發(fā)布日期：2021-04-22 瀏覽次數(shù)：3285
想要快速掌握MBD電控系統(tǒng)的開發(fā)技能嗎？
想要快速掌握兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人的電控系統(tǒng)開發(fā)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)嗎？
本次課程是基于TI DSP和MATLAB/Simulink快速控制原型方法，開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人底層運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和基于opencv的機(jī)器視覺引導(dǎo)系統(tǒng)，由合肥工業(yè)大學(xué)甄圣超教授聯(lián)合眾多資深電控工程師為大家?guī)頌槠?天的兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)課程。
讓我們一起探索開發(fā)兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人的奧秘吧！。
課程特點(diǎn)：
1.知識(shí)點(diǎn)豐富：覆蓋TI DSP、樹莓派、PID自動(dòng)控制、電機(jī)控制、多種傳感器的使用、4G和5G遠(yuǎn)程控制、MBD工程開發(fā)方法、機(jī)器視覺等
2.培訓(xùn)講師開發(fā)過眾多先進(jìn)的機(jī)器人產(chǎn)品（伺服驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、協(xié)作機(jī)械臂、移動(dòng)機(jī)器人、復(fù)合機(jī)器人等）實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)
3.理實(shí)交融，實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，能更深入理解和掌握知識(shí)
看看我們團(tuán)隊(duì)精心打造的平臺(tái)
好玩好學(xué)好工作，成就電控技術(shù)達(dá)人
智能平衡車是自不穩(wěn)定的、復(fù)雜的被控對(duì)象，技術(shù)原理應(yīng)用該廣泛，非常適合作為研究平臺(tái)
· 提供知識(shí)覆蓋面廣的專業(yè)學(xué)習(xí)套件（不僅僅是開發(fā)板），包括電子技術(shù)、PID等自動(dòng)控制、單片機(jī)、傳感器、電機(jī)、機(jī)器視覺、無線通訊、MATLAB建模仿真等知識(shí)；
· 提供國際先進(jìn)的基于MBD的電控系統(tǒng)開發(fā)方法，融合建模、仿真和實(shí)時(shí)控制；
· 以移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)+教育、科研的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供線上指導(dǎo)和學(xué)院之間的交流平臺(tái)，擴(kuò)展學(xué)員人脈圈子；
· 仿照美國Olin學(xué)院、香港科大的教學(xué)模式進(jìn)行開發(fā)的學(xué)習(xí)套件；
· 模塊化設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展性強(qiáng)，可搭載人工智能等開發(fā)模塊，體積小巧，耐用，把實(shí)驗(yàn)室裝到書包里，放在寢室里，隨時(shí)可以學(xué)習(xí)交流；
· 適合工科大學(xué)生、研究生、初級(jí)電控工程師等想較深入掌握電控技術(shù)的人員和更扎實(shí)掌握大學(xué)課程知識(shí)的學(xué)生
· 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)生將理論與實(shí)踐相融合，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程項(xiàng)目問題的能力，助力參加比賽、科研訓(xùn)練和工程師培養(yǎng)。
融合理論建模、軟件仿真、快速控制原型、硬件在環(huán)等先進(jìn)的MBD工程開發(fā)方法
基于模型設(shè)計(jì)（Model-Based Design,簡(jiǎn)稱MBD）
對(duì)象：主要針對(duì)汽車、飛機(jī)、機(jī)器人等電控系統(tǒng)、雷達(dá)導(dǎo)航等信號(hào)處理系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等
較復(fù)雜的需要單片機(jī)或計(jì)算機(jī)作為主處理器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
措施：綜合采用物理建模、計(jì)算機(jī)仿真、自動(dòng)代碼生成、軟件模型與控制器交互測(cè)試驗(yàn)證的一種先進(jìn)的開發(fā)方法
軟件和硬件平臺(tái)：MATLAB/Simulink，TI DSP，ARM，x86工控機(jī)等
MBD工程方法是一種國際先進(jìn)、流行的工程應(yīng)用開發(fā)方法，正在被越來越多的產(chǎn)品開發(fā)者接受、喜愛和推廣。
開發(fā)一個(gè)產(chǎn)品，如果用傳統(tǒng)的開發(fā)方式，需要經(jīng)歷項(xiàng)目設(shè)計(jì)、概念構(gòu)架、立項(xiàng)、運(yùn)維、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)，過程繁瑣、流程復(fù)雜，一旦出問題，得重新來一遍，時(shí)間、人力、物力成本都很高。
MBD基于模型的設(shè)計(jì)理念打破了原有的產(chǎn)品開發(fā)思路，將設(shè)計(jì)任務(wù)從實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到電腦桌面，充分利用物理建模、仿真、自動(dòng)代碼生成進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、HIL硬件在環(huán)仿真等技術(shù)，從而改變工程師和科學(xué)家的工作方式，可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)“只做一次，一次成功”，很多的研究能將開發(fā)時(shí)間和成本減少50%以上。
近幾年來，移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展迅猛，在巡檢、物流、工廠生產(chǎn)搬運(yùn)、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化等應(yīng)用極為廣泛。本課程參照國際先進(jìn)和具有應(yīng)用潛力的Boston
Dynamics的Handle機(jī)器人，以兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)為研究對(duì)象和實(shí)驗(yàn)載體，圍繞基于模型設(shè)計(jì)的工程方法，設(shè)計(jì)出兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人的自平衡運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，藍(lán)牙、4G、wifi等無線控制技術(shù)，機(jī)器視覺和目標(biāo)識(shí)別跟隨技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員能熟練掌握基于模型設(shè)計(jì)的工程方法，理解移動(dòng)機(jī)器人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能快速開發(fā)出屬于自己的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品。
掌握Simulink基于模型設(shè)計(jì)整套流程：建模-仿真-代碼自動(dòng)生成-硬件在環(huán)測(cè)試
開源兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人電控系統(tǒng)開發(fā)（嵌入式系統(tǒng)、PID平衡控制、遠(yuǎn)程控制、目標(biāo)跟隨等）及機(jī)器視覺等核心內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)
具備獨(dú)立開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人的能力
更好地成為機(jī)器人領(lǐng)域的復(fù)合型人才，提升軟件開發(fā)能力、分析能力、設(shè)計(jì)能力、代碼文檔管理及展示能力。
掌握MBD的基本知識(shí)與方法
掌握樹莓派、TI-DSP、機(jī)器視覺的基本知識(shí)
掌握移動(dòng)機(jī)器人開發(fā)中常見問題的解決方法
掌握嵌入式開發(fā)實(shí)現(xiàn)的流程和方法
掌握機(jī)器人4G、5G遠(yuǎn)程控制技術(shù)
掌握機(jī)器視覺開發(fā)流程
機(jī)器人企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人/工程師
希望掌握能利用MATLAB/Simulink進(jìn)行開發(fā)產(chǎn)品和項(xiàng)目的學(xué)員
新工科專業(yè)方向的相關(guān)教師
人工智能、機(jī)器人、自動(dòng)化、汽車電子、電子技術(shù)、機(jī)械、機(jī)電、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的學(xué)生
傳統(tǒng)V字型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向基于模型設(shè)計(jì)
課程介紹
通過本次課程，你將：
培訓(xùn)目標(biāo)
目標(biāo)受眾
本次課程主要以兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為載體，課程時(shí)間為4天，課程內(nèi)容十分豐富，讓學(xué)員在短時(shí)間內(nèi)高效地掌握兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人電控系統(tǒng)的開發(fā)方法和相關(guān)知識(shí)。為了協(xié)助學(xué)員更好地學(xué)習(xí)，我們也會(huì)在課程開始前將部分理論學(xué)習(xí)資料提前發(fā)放給學(xué)員。課程具體安排如下：
//////// Day 1 ////////
上午：
開班典禮
人工智能與機(jī)器人技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)、人工智能與機(jī)器人工程師技術(shù)發(fā)展規(guī)劃
基于模型設(shè)計(jì)工程開發(fā)方法以及本次課程的總體介紹
講解實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)課程等；包括與本門課程相關(guān)的兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制理論知識(shí)等。
搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和安裝開發(fā)軟件：安裝MATLAB 2018b CCS 6.2（自行在網(wǎng)上下載安裝，網(wǎng)上有很多公開的資源）
下午：
嵌入式開發(fā)流程及兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)介紹
控制系統(tǒng)開發(fā)流程、軟硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)、功能介紹。
教學(xué)平臺(tái)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)
利用手機(jī)APP模型測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，體驗(yàn)開發(fā)兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人的功能。
機(jī)器人各模塊零部件介紹
底盤，伺服電機(jī)，TI TMS320F28069 DSP，藍(lán)牙，WIFI，4G模塊，攝像頭，樹莓派等
DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
時(shí)鐘控制，GPIO輸出——LED跑馬燈，GPIO輸入——按鍵實(shí)驗(yàn)，定時(shí)器中斷——Timer0 Interrupt
等其它相關(guān)外設(shè)實(shí)驗(yàn)
//////// Day 2 ////////
上午：
兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人基礎(chǔ)外設(shè)實(shí)驗(yàn)
通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)員們基本了解和認(rèn)識(shí)DSP的工作原理和常用外設(shè)接口，對(duì)后期基于模型設(shè)計(jì)有個(gè)充分的認(rèn)識(shí)和理解。
SCI通信實(shí)驗(yàn)：通過配置SCIB模塊，設(shè)定波特率、奇偶校驗(yàn)位，實(shí)現(xiàn)DSP與電腦之間的通訊。
ADC控制LED：通過配置ADC模塊，控制兩個(gè)LED的亮滅。
OLED顯示：介紹OLED12864的工作原理，實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)型、整數(shù)型、字符型數(shù)據(jù)的顯示。
ECAP超聲波測(cè)距：介紹超聲波傳感器的工作原理，通過eCAP模塊實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距。
ADC采集電池電壓并在OLED實(shí)時(shí)顯示：介紹電壓采集芯片的工作原理，介紹如何獲取主控板的電壓和電池的電壓。
下午：
兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)階實(shí)驗(yàn)
通過進(jìn)階實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)員們掌握平衡控制所應(yīng)用到外部傳感器工作原理和使用方法，然后通過PID控制算法實(shí)戰(zhàn)開發(fā)兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人自平衡的功能
EQEP編碼器信號(hào)采集：介紹霍爾編碼器的基本原理，通過eQEP模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
PWM脈沖輸出實(shí)驗(yàn)：介紹直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片工作原理，通過ePWM模塊實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。通過配置ePWM模塊，調(diào)節(jié)占空比的大小，實(shí)現(xiàn)單路或者雙路PWM輸出。
ECAP捕獲PWM脈沖實(shí)驗(yàn)：通過配置eCAP模塊，實(shí)現(xiàn)捕獲PWM的脈沖、周期、高低電平的計(jì)數(shù)值、占空比。
MPU6050數(shù)據(jù)讀取：介紹MPU6050的工作原理，介紹如何獲取MPU6050機(jī)器人角度數(shù)據(jù)。
平衡控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：通過前面的實(shí)驗(yàn)打下鋪墊，進(jìn)一步介紹如何搭建直立控制，使機(jī)器人在直立環(huán)的PD作用下實(shí)現(xiàn)直立控制，以及介紹如何確定KP、KD的極性和大小，分析直立環(huán)的直立平衡效果。
//////// Day 3 ////////
上午：
遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
平衡控制+wifi、藍(lán)牙控制：在實(shí)現(xiàn)平衡功能后，介紹如何通過運(yùn)動(dòng)控制和SCI藍(lán)牙通訊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、PC控制機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。
平衡控制+4G遠(yuǎn)程控制：在實(shí)現(xiàn)平衡功能后，介紹如何通過運(yùn)動(dòng)控制和互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。
下午：
兩輪平衡移動(dòng)機(jī)器人simulink模型實(shí)驗(yàn)
MATLAB/Simulink基本介紹，TI DSP Simulink工具箱介紹，基于MATLAB/Simulink聯(lián)合實(shí)時(shí)控制平衡移動(dòng)機(jī)器人，該實(shí)驗(yàn)包括Simulink建模、SIL和PIL的介紹，OLED液晶的使用、MPU6050數(shù)據(jù)的獲取、微處理器TMS320F28069的PWM、ECAP、EQEP、ADC等模塊相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和PID控制原理
SPI自發(fā)自收實(shí)驗(yàn)：通過配置SPIA模塊，實(shí)現(xiàn)在Extern模式下調(diào)節(jié)占空比大小與數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示。
PWM電機(jī)調(diào)速：通過simulink TI-28069工具箱ePWM模塊實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
EQEP編碼器信號(hào)采集：建立模型通過eQEP模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
MPU6050數(shù)據(jù)讀?。捍罱╯imulink模型讀取IMU數(shù)據(jù)信息
速度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)：通過搭建simulink模型實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度環(huán)控制，使電機(jī)定速運(yùn)轉(zhuǎn)
平衡控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：通過前面的實(shí)驗(yàn)打下鋪墊，進(jìn)一步介紹如何通過使用Simulink搭建直立控制，使機(jī)器人在直立環(huán)的PD作用下實(shí)現(xiàn)直立控制，以及介紹如何確定KP、KD的極性和大小，分析直立環(huán)的直立平衡效果。
//////// Day 4 ////////
上午：
python樹莓派
樹莓派系統(tǒng)的應(yīng)用和linux-python環(huán)境，了解樹莓派功能，掌握樹莓派系統(tǒng)的使用，能夠使用python在樹莓派系統(tǒng)上開發(fā)基本的應(yīng)用程序
機(jī)器視覺
基于opencv圖像處理算法的應(yīng)用:圖像處理算法,閾值處理，二值化處理，圖像讀寫操作,濾波卷積,圖像幾何變換操作,直方圖和模板匹配,輪廓檢測(cè),相機(jī)標(biāo)定與配置,機(jī)器學(xué)習(xí)-人臉識(shí)別技術(shù)等
下午：
目標(biāo)跟隨綜合實(shí)驗(yàn)
基于移動(dòng)平衡機(jī)器人實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)跟隨功能實(shí)戰(zhàn)
考核、互動(dòng)交流、結(jié)業(yè)典禮、頒發(fā)證書
授課地點(diǎn)：安徽|合肥市包河區(qū)花園大道與和黑龍江路交叉口合肥工業(yè)大學(xué)智能制造研究院
2021年4月17日-2021年4月20日
（周六-周二）
本期培訓(xùn)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為4000元/人，主要包含教材與資料費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、設(shè)備使用費(fèi)、證書費(fèi)等。參加培訓(xùn)學(xué)員的交通費(fèi)、食宿費(fèi)自理。聯(lián)系人：呂老師電話：15556933805
