移动互联网导论(第3版)课件20-智能机器人网络.pptx

1、1智能机器人网络智能机器人网络Dr.Xinbing Wang2概览 智能机器人平台 NAO人型机器人 H20系列人型机器人 国内机器人现状 网络模块 Wi-Fi ZigBee 相关扩展 分布式系统与算法 人工智能 机器学习 总结 智能机器人的行动能力和感知外部世界的能力依赖于各式硬件设备，如何有效地发挥这些硬件的效能则取决于软件编程。智能机器人平台智能机器人平台Dr.Xinbing Wang3Dr.Xinbing Wang4NAO人型机器人 硬件平台 NAO是一个高58cm的仿人型机器人，由法国Aldebaran Robotics建造，它拥有：25个电机，控制全身各个关节的移动；2个920p摄

2、像头，每秒最多摄取30个图像；一个惯性导航仪确定自己是否处于直立状态；一个麦克风，探测、追踪、识别发声物体，完成语音识别 声纳测距仪，感知周围物体，测距范围为070cm；2套红外线接收器；触摸传感器和压力传感器；WiFi（兼容IEEE 802.11g）和以太网支持。Dr.Xinbing WangNAO人型机器人 软件开发环境 操作系统 Intel ATOM 1.6GHz处理器 基于Linux内核的NAOQi操作系统 编程语言 Aldebaran公司向所有用户提供一套SDK，兼容Java、JavaScript、C+、Python、Matlab等语言 SDK包含3个重要模块：Choreraphe：

3、该公司自主研发的编程软件 Webots：模拟工具，可建立一个虚拟的环境来模拟程序的结果 Monitor：向用户提供NAO看到和及感知到的反馈信息Dr.Xinbing WangNAO人型机器人 应用 机器人世界杯FIRA(Federation of International Robot-Soccer Association)是由韩国人创立的组织。自1997年开始，该组织每年举办一次机器人世界杯，所用的机器人正是NAO。Dr.Xinbing Wang7H20系列人型机器人 硬件 H20机器人由加拿大公司制造，其硬件有：前胸配置平板电脑 导航和定为提供点到点的避障导航 室内GPS IEEE 802

4、.11g无线网络 超声波和红外模块 高清晰度的摄像头H20系列人型机器人Dr.Xinbing Wang8H20硬件模块示意图Dr.Xinbing WangH20系列人型机器人 软件编程环境 使用Microsoft Robotics Studio、Visual Studio 2008 C#、VC+或Vb即可完成低阶的机器人控制，包括：位置获取 速度、加速度控制 传感器信息获取 机器人状态监测 公司提供了含多个子系统的PC端控制界面，可直接查看机器人的状态并控制它的运动。Dr.Xinbing WangH20系列人型机器人 应用 接待机器人 主要应用于陈列室、展览馆的接待机器人，该机器人带有室内GP

5、S，在室内进行定为方面比较杰出，可以自动避障到地图的指定位置处。Dr.Xinbing Wang11国内机器人现状 目前没有成熟的人形机器人平台 近期研究出一款商用型的服务机器人塔米 能像人一样说话 能听懂200多个中文句子“眼睛”能识别主人和物体，并说出名字 能自动绕开障碍物自由行走为组建智能机器人网络，通信模块必不可少网络模块网络模块Dr.Xinbing Wang12WiFi WiFi传输模式 WiFi是一种无线信号，是无线通信技术的品牌 无线网络是指能将个人电脑、手持设备等终端以无线方式相互连接的技术，与WiFi并不是同一概念 WiFi遵循IEEE 802.11标准 WiFi支持AP模式的

6、基础网传输和Ad hoc的自组网传输 AP模式：所有设备连接到AP，设备之间要想相互通信，一个设备将数据传输到AP，AP再将数据传输到另一个设备 Ad hoc模式：两台设备通过WiFi直接通信，如果设别想和覆盖范围之外的设备通信，可通过多跳传输。Dr.Xinbing Wang13Dr.Xinbing Wang14WiFi TI Simple Link CC3000 是一款完备的无线网络处理器，简化了互联网连通性的实施。该模块可与智能机器人的控制板相连作为通信模块。内部存有TCP/IP协议栈，传输速度11Mb/s 服从802.11b/g标准 TI公司提供SDK和APIWiFiDr.Xinbing

7、 Wang15针对TI Simple Link CC3000的WiFi解决方案芯片与控制板的互联示意图Dr.Xinbing WangWiFi 串口WiFi模块 是基于UART接口的符合Wi-Fi无线网络标准的嵌入式模块 内置无线网络IEEE 802.11协议栈以及TCP/IP协议栈。传输速度较低，最高仅11kb/s 适用数据量小，传输实时性要求低的网络Dr.Xinbing WangZigBee ZigBee简介 ZigBee是一种低速率、短距离的通信协议，工作频段在868MHz、915MHz和2.4GH中个频段上，其中2.4GHz频段比较常用。主要应用与一些电量供给有限、要求低耗的应用中，比较

8、适合于机器人网络平台的协议 ZigBee协议是基于OSI模型，拥有传统Internet分层结构的优点 ZigBee在不要求传输速率的前提下，能耗最小、复杂度最低Dr.Xinbing Wang18ZigBee ZigBee无线网络协议层Dr.Xinbing WangZigBee TI公司芯片CC2530 用于2.4GH IEEE、ZigBee和RF4CE应用的片上系统解决方案。USART0和USART1被配置为一个SPI主/从或一个USART，为RX和TX提供双缓 冲，以及硬件流控制。模块大致可以分为三类：CPU和内存相关的模块 外设、时钟和电源管理相关的模块 无线电相关的模块 分布式系统与算法

9、的简单介绍，人工智能研究途径和关键技术的介绍以及对于机器学习主要算法和应用的扩展介绍相关扩展相关扩展Dr.Xinbing WangDr.Xinbing Wang21分布式系统与算法分布式系统 在一个完全“自治”的机器人网络系统中，并不像集中式的网络，而是一个“多主体”的分布式系统，人们需要分布式的算法来使这个系统完成目标任务 优点在于各个主体的独立 性很强，单个个体的故障 并不影响整个系统的正常 运作。Dr.Xinbing Wang22人工智能 人工智能的研究途径和关键技术 功能模拟 以人脑的心理模型为基础，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演的方法，实现搜索、推理和学习的方法。行为模

10、拟 基于感知-行为牟星 模拟人在控制过程中的只能活动和行为特征 强调智能系统和周围环境的交互 智能的高低体现在对环境的适应上Dr.Xinbing Wang人工智能 人工智能的应用 智能机器人已经在工业、空间海洋、军事、医疗等众多领域取得了应用，并取得巨大的收益。人工智能在机器视觉、指纹识别、人脸识别等也有广泛的应用。其中机器视觉常常与智能机器人相结合，智能机器人视觉技术已经比较成熟，堪比人眼，也是目前人工智能技术中最贴近人类本身智能的一项技术。Dr.Xinbing Wang24机器学习 机器学习主要算法 决策树模型 机器学习中，决策树是一个预测模型，它代表的是对象属性与对象值之间的一种映射关系，树中的每个节点表示某个对象，而每个分叉路径则代表某个可能的属性值，而每个叶节点则对应从根节点到该叶节点经历路径所表示的对象的值。最大期望 EM算法是在概率模型中寻找参数最大似然估计的算法，是一种依赖隐变量的迭代算法。K-means算法总结 智能机器人平台 NAO人型机器人 H20系列人型机器人 国内机器人现状 网络模块 Wi-Fi ZigBee 相关扩展 分布式系统与算法 人工智能 机器学习Dr.Xinbing Wang25