科创研究院2018暑期科研营:机器人无人机智能算法应用(智能算法及其在机器人无人机中的应用)

理工 2018-07-28 15:39:01

 科创研究院2018暑期科研营

机器人无人机智能算法应用(智能算法及其在机器人无人机中的应用)

 

项目简介

机器人、无人机、人工智能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、无人机、人工智能的研究应用前沿,学习各种智能算法在机器人无人机导航、控制、决策中的应用,如先进PID控制、互补滤波、卡尔曼滤波、遗传算法、粒子群优化算法、深度强化学习等,增强实际动手编程能力、培养创新思维和团队协作能力,为进一步学习专业课以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。

 

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、基于TensorFlow的深度强化学习应用实现等。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。项目结束后,导师会根据学生表现,出具推荐信。

 

项目内容

项目内容(按时间顺序)大致介绍如下:

Ø 通过音视频全面地介绍当今国内外机器人、无人机、人工智能在各领域的代表性研究成果,以期建立一个感性的认识;

Ø 讲解机器人、无人机的动力学原理、坐标系与坐标变换,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;

Ø 讲解自动控制原理基本知识,指导学员学习基本和各种改进型PID控制器的设计和参数调试,并基于PID算法搭建四旋翼无人机的控制系统;

Ø 讲解遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)等优化算法的使用,并进行函数寻优、无人机路径规划、控制参数优化等应用;

Ø 讲解最新的深度学习(DL)和强化学习(RL)相关的算法设计,并利用TensorFlow搭建自己的深度强化学习平台;

Ø 学习机器人、无人机中的智能导航算法设计,教会学员设计DCM等姿态解算方法和卡尔曼滤波(KF)等信号滤波算法。

 

师资背景

任职教师为中科院知名研究所副研究员,主要研究方向为先进机器人与无人机系统设计、智能机器视觉系统、SLAM等,近几年主持国家和省部级课题近10项,申请及授权发明专利10项,以第一作者及通讯作者身份发表论文近20篇,其中包括IEEE Transactions on Cybernetics、IEEE Transactions on Image Processing等顶级期刊论文。长期担任IEEE Transactions on Cybernetics、IET Control Theory & Applications、Asian Journal of Control等国际高水平期刊的审稿人。

 

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。

 

行程安排

时间:8月10日-8月16日

日期

时间

项目进度

Lab相关

8月10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

 

8月11日

上午

机器人和人工智能概论

固定翼及四旋翼飞行器建模详解(论文导读)

下午

飞行器运动学与动力学建模

8月12日

上午

自动控制原理基础及MATLAB用法介绍

MATLAB中控制工具箱相关函数、Simulink的应用

下午

多种PID控制算法的应用

8月13日

上午

遗传算法(GA)介绍及应用(轨迹规划)

GA、PSO算法程序设计

下午

粒子群优化(PSO)算法介绍及应用(控制参数优化)

8月14日

上午

深度学习介绍及应用

Tensorflow平台搭建及应用,DQN算法的介绍及实现

下午

深度强化学习介绍及应用

8月15日

上午

姿态解算算法介绍及应用(欧拉角、DCM、四元数)

姿态解算、KF算法程序设计

下午

卡尔曼滤波算法介绍及应用

8月16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

关闭

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