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 |
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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 |
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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 |
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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) |
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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 |
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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 |
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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