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智能复合机器人VKBOT

来源:     时间:2021-03-31 相关应用程序下载

1. 产品简介

VKBOT是一款复合型服务机器人教学与实践综合教学平台。VKBOT适合进行复合型服务机器人的机电系统拆装、运动控制、机器人操作系统、定位导航、智能协同控制、人工智能应用的教学等。VKBOT配套了完备的课程与实训案例,是理想的复合型服务机器人教学与实践平台。




2. 产品构成

2.1 底盘

移动底盘主要采用两轮驱动+四轮从动的分布结构,采用伺服轮毂电机作为动力系统,与传统的无刷电机相比,运行更加平稳、噪音小且运动精度更高。

2.2 本体

VKBOT的主体机身采用层叠结构设计,方便搭载各类传感器,为机器人平台的应用扩展预留了极大的空间。

2.3 头部

VKBOT的头部安装了一台RGB-D立体相机(可选配云台),并按照需要进行安装角度的调节。立体相机可同时获得所处环境的彩色平面图像信息和三维点云数据,可以很方便的识别和定位视野范围内的目标物体。同时与本体安装的鱼眼摄像头配合,形成一个综合性的视觉传感器平台。

2.4 机械臂

VKBOT本体上配有5自由度的执行机械臂。该机械臂结合机器人鱼眼伸向头图像分析和头部立体相机的点云分析,完成三维空间内的物品分类、识别和抓取等一系列任务。

2.5激光雷达

VKBOT的底盘上搭配了高精度激光雷达,该雷达的扫描角度为360°,能够很高效的检测出周围的障碍物分布,运动精度误差控制在厘米级,精准实现同步定位与建图 SLAM,为机器人的移动导航提供数据基础。

2.6 姿态测量系统

VKBOT内置了一个三轴姿态测量系统,可以实时检测机体的朝向、翻滚及俯仰角度。为机器人的导航及行进提供重要数据,并让机器人在运动过程中发现倾倒风险,及时采取紧急措施。

2.7 立体相机

VKBOT的头部安装了最新一代的RGB-D立体相机,可通过工作云台调整其视角,以便对准需要进行视觉识别的目标区域。立体相机可以输出RGB彩色视频流和Depth深度数据三维点云,借助OpenCV和PCL等开源图像库和人工智能深度学习相关技术,可以对目标物进行准确识别和定位,以便进行后续的任务

2.8 鱼眼摄像头

VKBOT执行机械臂上安装有一个鱼眼摄像头,可以补充立体相机的工作视觉盲区,更好协助完成机械臂通过视觉伺服完成抓取等任务。

2.9 超声波传感器

VKBOT本体四周装有五个超声波的传感器,弥补激光雷达的工作盲区,同时辅助对动态物体的避障。


3. 产品特点

3.1 为教学而生,实践案例丰富多元

针对智能复合型服务机器人的教学,提供机电系统拆装、运动控制、机器人操作系统、定位导航、智能协同控制、人工智能应用等丰富的多元化实践教学案例。让机器人的教学不仅仅是纸上谈兵。

3.2 完整配套,轻松教与学

针对实验教学和实践教学,完整配套系列教材、实训指导书等,轻松开展教与学活动。

3.3 开源软硬件平台,赋能创新实践

机电系统采用模块化设计,基于开源机器人操作系统ROS进行深度定制,提供机器人机构重构、机器人基本控制、SLAM技术、智能协同控制、人工智能应用等丰富的二次开发demo,赋能创新实践。


3.4 融入技能竞赛元素,支撑以赛促学

平台从设计之初就融入复合型服务机器人的相关技能竞赛元素,同时配套“一课一赛”技能竞赛方案,通过比赛加强学生的学习积极性,提升知识技能的学习效果。



4. 主要技术参数


5.产品功能 产品功能

5.1 URDF模型描述

具备完整的机器人的URDF三维模型描述,可以在ROS系统里直接加载。

5.2 伺服轮毂电机里程计

采用伺服轮毂电机,实现底层精确的里程计,为实现高精度定位导航提供支撑。

5.3 IMU姿态传感

内置了一枚三轴姿态IMU单元,可以实时获取机器人的滚转、倾斜和朝向信息,为机器人的上层控制算法提供数值依据。

5.4 三维立体视觉

采用带深度信息的立体相机,可以对室内环境进行三维模型重构,配合ORB-SLAM、RTABMAP等VSLAM算法可以完成视觉导航的任务。

5.5 SLAM环境建图

装备了新一代的激光雷达,可以实时扫描机器人周围的障碍物分布状况,借助Cartographer和GMapping算法,创建环境地图。

5.6 传感器融合定位导航

融合激光雷达、电机里程计、IMU姿态单元和超声波测试传感器的数据,结合AMCL和MOVEBASE方法实现地图定位和自主导航

5.7 动态目标跟随

通过视觉可以快速锁定一个跟踪目标,保持指定距离,一直跟随目标物进行移动。

5.8 物品检测

通过OpenCV对图像中的物品进行检测、匹配和轮廓辨识,分辨出图像范围类的物体类别信息。

5.9 物品抓取

基于视觉引导和Moveit的路径规划,通过机载的执行机械臂实现物品识别后的抓取功能。

5.10 人脸检测

通过立体相机采集的图像与点云,结合Haar特征级联分类器,对环境中的人脸特征进行检测,并计算其三维空间坐标。

5.11 融合SLAM

融合三维视觉导航与二维激光导航技术实现适应性更广、可靠性更高的SLAM方案。

5.12 语音识别

通过位于头部的语音识别单元,可实现远场识别、声源定位和语义对话等语音开发的相关功能。

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