一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台制造技术

本发明专利技术提供一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元，载体；其特征在于：所述硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；所述软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口；所述硬件单元设置在载体上；所述智能机器人教学科研平台还包括教学科研应用接口，所述教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面。本发明专利技术紧扣高职教育特点、无缝对接ROS节点设备，可以对接任何ROS系统，这使得该平台可以成为一款通用的机器人系统，无缝衔接其它的ROS设备；本发明专利技术将项目案例以工程化的组织形式将这些案例组织起来，适合高职学生的学习特点与进度，也可以作为科研辅助资料。

An intelligent robot teaching and research platform based on ROS

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台
本技术属于机器人领域，尤其涉及一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台。
技术介绍
智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。在各国的智能机器人发展中，美国的智能机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。日本由于一系列扶植政策，各类机器人包括智能机器人的发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。中国起步较晚，而后进入了大力发展的时期，以期以机器人为媒介物推动整个制造业的改变，推动整个高技术产业的壮大。目前市面上的机器人的种类与数量非常多，然而，如此多的机器人却鲜有能满足高职机器人教学要求的，主要原因有以下几点：1、并非为教学、实训而设计。常见的机器人，更多得是展示最新的科技，从体积、接口、价格、应用等方面来看都不是为教学而设计。2、常见的机器人更多是面向本科或更高级别学生，没有针对高职学生所设计的教学平台。以常熟理工大学的工业机器人为例，其所面对的学生群体是大三以上、研究生阶段，对高职学生而言，学习的门槛过高。3、普遍缺少配套项目案例。当前市场上的大多数智能机器人只有硬件设备+说明文档，极少会专门为教学进行设计与开发相关的配套实训案例，也不会开放控制系统等接口。4、通用性不足。市面上的机器人通常都是以某一特定应用为目的，如：灭火机器人、巡检机器人等。然而，应用在教科研当中的一定是通用的机器人平台，其能够被二次开发成不同的应用目的、遵循某种标准来接收指令并执行相应动作。5、智能机器人采用封闭式设计架构。以当前多数公司所设计的产品为例，其所提供的机器人硬件平台被封装在机器人内部，软硬件都不开源。如果将其用在教学当中，只能让学生认识一下机器人的大致情况，难以深入的学习其内部实现与原理。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出一种适合高职教学所需要的兼容ROS的智能机器人教学科研平台，其技术方案为：一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元，载体；所述硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；所述软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口；所述硬件单元设置在载体上；所述智能机器人教学科研平台还包括教学科研应用接口，所述教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述教学科研平台还包括上位机、通信系统；所述远程接口连接控制端，所述上位机通过通信系统与硬件单元通信获取并控制载体状态以实现相应功能进行教学科研。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述通信系统为wifi、蓝牙、zigbee、RFID中的一种或几种。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述传感器以模块化形式呈现，所述传感器为可为单个或多个，根据教学科研内容设置选择相应的传感器。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述传感器为基本型传感器，包括视觉传感器、位置传感器、速度传感器。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述模块化的传感器的ROS接口、指令与程序，保存为库文件，使用者调用所述库文件实现教学科研功能。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述软件单元还包括项目案例模块，用于教学、实验；所述案例模块可以单独调用，也可以组合使用。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述主控平台为Arduino和STM32中的一种。进一步的，一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，所述载体根据教学内容可更改外形，所述载体为车，所述更改的外形为车轮和底座。本专利技术的有益效果为：1、紧扣高职教育特点：市面上已有机器人很多，然而针对教学的较少，专门针对高职教育的就更少。本平台是专为高职机器人相关教学而定制，着重机器人的应用与维护,可以满足《机器人导论》、《ROS》与《机器人开发实训》等课程的教学设备需求。2、科研利器。目前市面上绝大多数的机器人平台，其硬件或软件都是封闭的，用户只能购买机器人用于某个特定用途，而不能对其进行修改、二次开发等。本系统则将软硬件系统开源，极大地方便科研人员进行学习与调试等。教师基于这台设备，即可将自己的思路由原来的仿真阶段走向实际操作阶段，可以大大提高科研的效率。3、无缝对接ROS节点设备：该平台基于ROS开发，可以对接任何ROS系统，这使得该平台可以成为一款通用的机器人系统，无缝衔接其它的ROS设备。4、工程化的案例：与机器人设备相配套的是一系列的项目案例，以工程化的组织形式将这些案例组织起来，适合高职学生的学习特点与进度，也可以作为科研辅助资料。附图说明图1为本专利技术一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台的架构图。图2为本专利技术一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台实施例的适配2轮底座图。图3为本专利技术一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台实施例的适配3轮底座图。图4为本专利技术一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台实施例的适配4轮底座图。具体实施方式下面结合附图来进一步描述本专利技术的技术方案：一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元，载体；所述硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；所述软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口；所述硬件单元设置在载体上；所述智能机器人教学科研平台还包括教学科研应用接口，所述教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面。所述教学科研平台还包括上位机、通信系统；所述远程接口连接控制端，所述上位机通过通信系统与硬件单元通信获取并控制载体状态以实现相应功能进行教学科研。所述通信系统为wifi、蓝牙、zigbee、RFID中的一种或几种，根据教学内容进行选择。所述传感器以模块化形式呈现，所述传感器为可为单个或多个，根据教学科研内容设置选择相应的传感器。所述传感器为基本型传感器，包括视觉传感器、位置传感器、速度传感器。本专利技术的传感器针对高职学生，如需更加进一步的学习，可以选择组合型传感器，按实际情况进行选择。所述模块化的传感器的ROS接口、指令与程序，保存为库文件，使用者调用所述库文件实现教学科研功能；所述软件单元还包括项目案例模块，用于教学、实验；所述案例模块可以单独调用，也可以组合使用。值得的注意的是，为方便教学用，本专利技术中的项目案例模块中所涉及到的传感器的ROS接口、指令与程序等都是事先存储好的，所以本专利技术中的传感器为基础传感器。所述主控平台为Arduino和STM32中的一种，前者适合于初学者，后者适合于较复杂的应用场合。通过这种难度不一的主控板，为学习、练习与培训提供了层次上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元，载体；其特征在于：所述硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；所述软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口；所述硬件单元设置在载体上；所述智能机器人教学科研平台还包括教学科研应用接口，所述教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，包括硬件单元、软件单元，载体；其特征在于：所述硬件单元包括主控平台、传感器、驱动电机；所述软件单元包括ROS接口、远程接口、传感器接口；所述硬件单元设置在载体上；所述智能机器人教学科研平台还包括教学科研应用接口，所述教学科研应用接口包括下载接口、调试接口、模块化扩展接口、人机界面。


2.根据权利要求1所述的一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，其特征在于：所述教学科研平台还包括上位机、通信系统；所述远程接口连接控制端，所述上位机通过通信系统与硬件单元通信获取并控制载体状态以实现相应功能进行教学科研。


3.根据权利要求2所述的一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，其特征在于：所述通信系统为wifi、蓝牙、zigbee、RFID中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的一种基于ROS开发的智能机器人教学科研平台，其特征在于：所述传感器以模块化形式呈现，所述传感器为可为单个或多个，根据教学科...

【专利技术属性】
技术研发人员：安峰，
申请(专利权)人：苏州工业园区服务外包职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32