3.2 智能机器人的工作过程（教学课件）-六年级信息科技下册同步备课系列（清华版（贵州）·2024）

今年春晚舞台上，身穿红花袄手绢、红手绢科技范的东北大秧歌活泼又喜感。负责编舞的张鹏和李梦雨是去年承担总台春晚喀什分会场的舞蹈导演，今年他们带着哈萨克族、回族、土家族、布依族等多个民族的演员们共跳秧歌舞，传递着别样的年味。秧歌的一招一式，大家反复练习。这个对您来说，之前的练过这些吗？还是没学过？就是为了编制，我们特意还去练了这个，学了这个其实也练挺久的。连编舞的导演都要练挺久的。秧歌对人形机器人来说难吗？我们为这个春晚的节目特殊准备了一个从视频直接生成动作的这么一个功能。我们可以对照演员的动作去逐帧去把我们自己机器人的动作给它直接重映射出来。然后这样的话直接导出就能放到机器人上直接运动了。舞蹈演员在镜头前的动作被AI软件精细捕捉，形成指令代码，再由工程师进行精细调整大模型让机器人学习效率大大提升，理工男和舞蹈演员们反复磨合也带来了不一样的收获。我一般跟工程师描述的时候，说哪个可能记不住的时候，就会大概做一下那个动作是绕头，或者是这种交叉步，或者这种直接这样描述比较直观主动。对，现在已经会了。能表达意思会了吗？就是能清晰的表达我们想对接的哪个事情有关。这也算是一份收获？参加春晚的一种特别。会议就是收获，算是一种放松。蛇年春晚舞台的机器人团队已经第二次上春晚。从牛年春晚的四足机器牛到今年的双足人形机器人，技术的革新成就了节目的创意。四组的触地我很很容易就保持自己的平稳，但双足的话，那基本上单脚触地的话，他自己是稳不住的对，保证他其实还是整个舞蹈动作里面他自己的流畅性、稳定性，这是最重要的。机器人团队自2023年推出第一款双足人形机器人以来，已经突破机器人在复杂地形的自主运动、自我判断等技术难题。此次春晚的秧歌表演，机器人团队准备了超过130个舞蹈动作，表演中，人形机器人的所有19个关节都要进行大幅度的运动，对机器人的可靠性是一次检验。为了能让人形机器人在春晚舞台上更加生动活泼，工程师们还设计了一个小细节，让机器人变戏法。需要的第一点就是让观众不知道有这个技巧手段。因为大家一看到技巧手段就知道他会转了，那我们不希望他提前知道他会转，所以我们需要先用一个黑色的袖套把它套上。就是这样的话，观众看起来他其实是只有一个手帕，它不是一个技巧条件，他不知道他会转。然后我们会在舞蹈的过程中，把这个机器和自己背后的一个机关这样一结合，然后产生一个向下的力，把它自己掰掉，那就露出来这个技巧手绢。然后我这个电机在这么一旋转，然后技巧手绢就能够这样转起来。对，和人一样同频旋转。这个最开始对于机器人来说，它本身是不知道要完成这个动作的，不知道这边是需要人为在里面设计了一个外衣来做这样的一个动作。但他又需要精准的去把这个手套给脱下来。这个难度在于哪？难度其实在于我们之前想不到。从想不到到做得到。人形机器人在春晚舞台上也实现了技术和艺术的跨越。其实在艺术创作领域，我觉得艺术其实应该跟时代相结合。就是我们传统文化中的优秀的内涵，它其实要不断的发展。以前我们可能在剧场舞蹈里也跟声光电有这样的融合，跟多媒体有这样融合。但现在跟这种时代最前沿的科技，跟机器人有一次融合，其实是一个非常不一样的挑战。 本作品由机械臂、深度相机和视觉识别系统构成，下面进行运行展示。在使用之前首先进行手眼标定，确定相机坐标系和机械臂坐标系之间的转换关系。标定完成，开始进行分拣任务。本作品将医疗垃圾分为病理性垃圾、感染性垃圾、损伤性垃圾进行分拣演示塑料药品瓶、医用棉球。口罩。玻璃药品瓶。注射器。 智能机器人的工作过程 智能机器人的工作过程 六年级下册 行业PPT模板http:///hangye/ 清华版 智能机器人的工作原理 常见智能机器人的工作过程 学科网 导 入 新 课 导 入 新 课 2024年我国快递业务量达1745亿件 连续11年稳居世界第一。这么多的快递包裹是如何准确到达我们手中的呢？ 导 入 新 课 导 入 新 课 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 快递分拣机器人能安全快速地将包裹运往正确的分拣口，工厂里的机械臂能灵活地操作零件组装流水线上的产品。这些机器人为什么可以如此智能呢？ 智能机器人 控制系统 传感系统 机械系统 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 一、智能机器人的工作原理 智能机器人主要由传感系统、控制系统和机械系统组成。相应地，其智能控制过程分为感知、处理和行动三个阶段。 传感系统 控制系统 机械系统 感知 处理 行动 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 1.感知 智能机器人的传感系统是机器人与外界进行信息交换的主要窗口。为了适应复杂的环境，获取多样化的环境信息，智能机器人通常配备了多种类型的传感器，使得它们能像人一样拥有视觉、听觉和触觉等感知能力，同时，还有“激光测距”“GPS 定位”等机器人所特有、人类不具备的感知功能。 想一想，快递分拣机器人的传感系统由哪些传感器组成呢？ 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 例如： （1）光敏传感器：位于机器人的正前方，通过检测光线强弱来感知环境。 （2）红外传感器：通过发射和接收红外线来检测前方障碍物的距离和范围。 （3）碰撞传感器：检测机器人是否发生碰撞。 （4）3D视觉识别系统：能够在0.05秒内完成包裹的长宽高、体积、形状建模，实现高精度的包裹识别和分拣‌。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 传感器就像我们人类的眼睛、耳朵、鼻子一样，能够帮助机器人获取信息，请同学们上网查找资料，找一找机器人感知外界信息传感器有哪些，以及有哪些应用。 感知类型 传 感 器 应 用 举 例 视觉 触觉 嗅觉 听觉 味觉 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 感知类型 传 感 器 应 用 举 例 视觉 红外线传感器、色彩传感器、摄像头、激光雷达 目标识别、定位 触觉 压敏传感器、温敏传感器、湿敏传感器 感受压力和环境温湿度 嗅觉 电子鼻、气体传感器 检测气味、工业排放检测 听觉 震动传感器、声敏传感器 声音监控、机械振动监测 味觉 味敏传感器 视频质量检测、药物研发 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 2.处理 传感系统将获取到的环境信息反馈给智能控制系统进行处理。控制系统对下一步要做出什么样的动作，哪种动作的效果最好等问题进行计算和分析判断，也就是所谓的“思考”。 我拿到待分拣的包裹了，让我的大脑计算一下，应该怎么走才能送到对应的分拣袋 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 3.行动 智能机器人的控制系统可以计算得出各个关节协调运动的参数，然后会输出控制信号给伺服电机等动力装置，各个关节按照设计好的规律，运动到指定位置，机器人就完成了一次行动。实施行动后，一些具有学习能力的机器人还会分析刚才所做的动作是否实现了预期结果。 计算好了，我要控制轮子走到B口，把包裹送下去，行动！ 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 智能机器人在人们的工作和生活中扮演着越来越重要的角色，作为人类重要的“搭档”，智能机器人系统还不能完全排斥人的作用，而是需要借助人机协调来实现系统控制。 使人与机器以更自然的方式交流，是“人机交互”技术的研究目标。 语音交互技术 图像识别技术 体感交互技术 VR和AR 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 哥伦比亚大学的研究团队制造了一个披着硅片、能够预测人类面部表情并同步执行表情的机器人 Emo。它甚至可以在人类微笑前约 840 毫秒（约 0.9 秒）预测即将出现的微笑。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 春晚舞台上出现的扭秧歌机器人是通过人体的姿态捕捉学习秧歌舞蹈动作的。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 二、常见智能机器人的工作过程 分拣机器人是一种可以快速进行货物分拣的机器人。快递工作人员将包裹放到分拣机器人上，机器人便会高效地集中配送，并且它们不知疲惫，工作速度始终如一，节约了大量时间和人力成本。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 机器人在快递分拣业务中能够大展拳脚，最核心的是以视觉识别为基础的自动技术。 机器人领到货物后，穿过扫描门架，完成货物的扫码和称重，信息读取成功后机器人调度系统根据货物目的地规划出机器人的最优运行路径，机器人即开始进行货物分拣。 所有分拣机器人都会听从机器人调度系统的指挥。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 分拣机器人工作时能通过“看”地面上粘贴的二维码给自己定位和认路。途中会利用红外线和超声波避开障碍，自动绕行让路，井然有序。 到达目的地后，控制机械结构倾斜托盘，把货物卸下。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 机械臂与人类的手臂极为相似，它具有相当于肩膀、肘部和腕部的部位。它的“肩膀”通常安装在一个固定的基座结构上。人类手臂的作用是将手移动到不同的位置，类似地，机械臂的作用则是移动末端执行器。末端执行器可以有各种不同的形态和功能，如钻头、喷漆器和机械手等。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 智能机械臂配备视觉系统，能有效感知外部环境。 首先利用摄像头等采集设备对目标物体进行采样。 其次结合模式识别、图像处理等方法分析和处理得到图像数据，获得目标物体的空间位置和姿态等有效信息，控制系统根据这些信息确认机械臂的抓取姿势，并根据抓取姿势计算出各个关节需要达到的角度。 再次结合环境中的障碍物情况，进行机械手臂的运动轨迹规划；最后机械系统控制手臂运动到物体处，完成抓取动作。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 除了视觉，在机械臂的灵活抓取过程中，触觉也起着必不可少的作用。譬如，机械臂可以通过触觉传感器来确定一个物体的形状和位置，这使得机器人可以根据物体状况自动调整抓握强度，完成稳固的抓取和操控动作。 漫画、小说、教科书、童话书、科幻类五大类。 讲 授 新 知 讲 授 新 知 请同学们对上一节课选定的机器人进行深度分析，了解它配备了哪些传感器，以及它的工作过程是怎样的，如何实现功能的。 机器人名称 具备的传感器 大致的工作过程 谢谢观看 学科网制作 Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) Lavf59.27.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.2.2 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$这里是中国快递业最大的智能分拣工厂，要确保包裹在三个半小时内全发出去，必须依赖于这些不知疲倦的小黄人。在过去，要完成这个分拣量，至少需要100名熟练工人。2000平方米的作业面积可以产生的路径有3000亿条。怎样迅速找到最佳路径又避免和其他小黄人相撞，要归功于一个厉害的大脑。我们整套的机器人的设备，它五分钟的这个计算量相当于北京我们最繁忙的首都机场一天的航班的起降的计算量。这个全球第二大经济体的新效率、新速度，正在创新驱动的国家战略下找到新的支撑。中国每年要产生300亿件快递包裹，智慧物流体系的建设领先全球。这些省际交界的超级智能中心仓、分拣、装箱全都用上了最前沿的技术。