中国科学院2017寒假科研营——机器人及无人机方向

明德立人 理工 2017-07-18 16:22:09
中国科学院2017寒假科研营——机器人及无人机方向
 



项目简介
机器人和无人机方向属于当今乃至整个21世纪最热门的先导前沿研究领域,本项目旨在通过理论与实践相结合的方式,系统、全面地介绍机器人和无人机的研究应用前沿、学习相关理论基础、增强实际动手编程能力、培养创新思维和团队协作能力。项目首先会通过音视频全面地介绍当今国内外机器人、无人机在各领域的代表性研究成果,以期建立一个感性的认识;随后会讲解机器人、无人机的动力学原理、坐标系与坐标变换、机器人传感系统、机器视觉及数字图像处理等基础知识,并教会学员使用MATLAB/Simulink进行仿真研究,学会编写S-函数搭建仿真模型,培养学员具体问题抽象化以及编写、调试、分析仿真平台的能力;项目还会指导学员学习PID控制器的设计和参数调试,并基于PID算法搭建机器人机械臂、四旋翼无人机的控制系统,此外还会讲解粒子群优化算法的使用,并利用粒子群优化进行函数寻优以及PID参数的优化;最后,项目还会引入自动巡线无人车系统,指导学员进行基于C语言的单片机编程,实现无人车的巡线、避障、障碍跟随等功能,培养在实际硬件平台上的动手能力。项目进行过程中,会以分组的方式布置多个homework,如短时间内系统调研一个新的研究领域并做团队

presentation、设计机器人的PID控制系统、在无人车上编程实现指定功能、天马行空地进行机器人和无人机的创新设计并交流idea等。项目最终的大作业是“四旋翼无人机的控制系统设计和仿真”,将所有的知识点串联起来,并通过teamwork的方式完成和展示交流。

此实习项目专门为计划申请自动化、电子、机械、计算机的学生所设计。学生将跟随中科院导师一同工作,实际进行机器人及无人机的控制初步仿真工作,最后利用所学知识实现自动巡线小车实验及四旋翼飞行控制。实习结束后,导师会根据学生表现出具推荐信。

项目内容
本实习项目为机器人及无人机控制初步。
在实习过程中,指导老师全程带领学生进行该科研项目的各个环节。通过参与该项目,学生可以了解如何系统地进行机器人与无人机自动控制领域方向的科研工作。

项目师资背景
任职教师为中国科学院自动化所助理研究员,博士学位毕业于中国科学院大学,并曾获得国家奖学金,主要研究方向包括非线性鲁棒自适应控制系统理论与应用、先进机器人与无人机系统设计。以第一作者身份发表学术论文11篇,包括控制领域顶级期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics 以及飞行器领域顶级期刊Aerospace Science and Technology、Acta Astronautica,此外一篇国际会议论文获WCICA优秀论文奖。另有公开或授权发明专利6项、软件著作权1项。现担任国际期刊顶级国际期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics、IET Control Theory & Applications、Journal of Aerospace Engineering等的审稿人。

项目招生对象及要求
大二以上优秀本科生及部分优秀高中生,计划申请自动化、机械、电子、计算机等相关专业,为了让学生可以更好的完成科研项目,项目组会以笔试和面试的形式对学生进行筛选。

项目行程安排

时间:2月2日-2月8日
 

日期   时间   项目进度     Lab相关
2月2日 下午 外地学生入住酒店,破冰活动,自我介绍,学生分组,导师进行项目简介  
2月3日 上午 机器人概论 机器人在不同坐标系中的平移变换、旋转变换等
下午 坐标系与坐标变换
2月4日 上午     机器人的运动学和动力学 MATLAB中控制工具箱相关函数、Simulink的应用
下午 MATLAB在机器人控制系统中的应用
2月5日 上午 自动控制原理基础 基于自抗扰控制的机械关节控制仿真实验
下午 自抗扰控制方法介绍
2月6日 上午 自动巡线小车动手实验与讲解 实验平台基本原理介绍编程练习、自动巡线小车实验演示
下午 无人机概论
2月7日 上午 飞行力学基础 四旋翼飞行器动力学基础与控制系统设计
下午 四旋翼飞行器动力学建模
2月8日 上午 四旋翼飞行器飞行演示与讲解 四旋翼飞行演示
下午 大作业验收与课程总结
 

备注:实际行程安排顺序可能会根据特定原因进行调整


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