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◇ 简介
ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）是世界上最主流、最开放的机器人通信框架。由于具有开源性、可移植性以及硬件兼容性等方面的优点，ROS已经成为世界上最先进、通用的机器人（Robot）与人工智能（AI）科研平台。本项目即采用英特尔AI通用学习平台，将编程学习与机器人等结合起来；引导学员们制作一台基于ROS通信框架的智能机器人，并进一步通过Python高级语言编程完成空间建模、定位导航、建图追踪、语音识别合成与互动、视觉识别与互动、人脸识别等技术领域的训练，领略真正的、前沿的人工智能风采。在学习的过程中，指导学员逐步系统性掌握机器人的设计、搭建、感知、控制的实现方法，从而促进学员对人工智能领域学习的兴趣。
基于Python编程的ROS智能机器人
实际上，众多顶尖的大学（如麻省理工、斯坦福、加州理工、宾夕法尼亚大学等）和科技公司（Intel、Google、Softbank、Bosch、大疆DJI等）都在深入研发ROS机器人。随着ROS机器人性能的不断完善，其应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到了广泛应用，而且在巡检、安防、物流、国防和空间探测等领域及有害与危险场合也得到了充分发展。
ROS机器人进行自主巡航
其中，举世闻名的波士顿动力大狗（Big Dog）即采用ROS作为操作系统，它充当高级控制软件库，旨在简化创建机器人行为的任务；利用Python语言完成机器学习和数据分析，从而进一步完善大狗的模拟训练。而国内最顶级的腿足式机器人，当属于来自浙江大学的“赤兔”、“绝影”。在该项目中，学员们便可亲身感受到“赤兔”“绝影”的风采！
◇ 亮点
1. 名校教授&博士团队开发课程，名企人工智能和计算机视觉专家参与教学；
2. A+学科热门专业，理论与实践紧密结合，聚焦科技前沿、热点问题；
3. 顶级实验室资源，提供国内最先进的四足机器人和ROS移动机器人平台；
4. 零基础教学，采用人工智能最流行的Python语言，供学员锻炼和提升编程能力。
◇ 收获
1. 熟悉树莓派RPi和ROS机器人系统，掌握相关软硬件的应用；
2. 学习Python语言，进一步锻炼AI技术以及数据处理能力；
3. 获得由导师签字的学术挑战营结业证书；
4. 赢得挑战赛获奖证书（依照实际表现，分为金奖、银奖、铜奖和优秀参与奖）；
5. 提升申请国内外大学的升学竞争力。
◇ 内容设置
★ 课题简介：制作一台ROS智能机器人，应用Python编程与人工智能技术实现自主巡航与目标追踪。
□ 学科导论：移动机器人发展历史和趋势、关键技术与产业应用，大数据技术解决智能问题的思维方式和产业变革介绍，AI先进技术，深度学习（智能革命核心技术）的发展历史与前沿技术及其在计算机视觉中的研究领域和应用现状，等等；
□ 学术基础：科研创新思维、数据处理方法、文献检索与阅读、学术写作与学术展示等；
□ 理论知识： 移动机器人原理，ROS通信框架，ROS移动机器人的软硬件组成与功能原理、控制原理与基本运动控制、SLAM技术、自主巡航原理、语音识别控制原理、图像处理与识别、计算机视觉技术（面部、颜色、关键点、AR标签追踪与物体跟随）、深度学习算法原理与实现、基于深度学习的计算机视觉分类与跟踪技术，等等；
□ 实验技能：Linux/Ubuntu操作、Python编程，树莓派RPi操作，ROS软件入门，ROS机器人的软硬件调试、核心传感器测试程序设计、运动控制设计实现与调参、颜色/语音/图像识别控制实现、计算机视觉追踪实现，等等；
■ 挑战任务：在挑战营的第8～10天，学生将以小组为单位，基于前7天学习的专业理论知识、基础实验与科研技能，经过“资料查阅—前期研讨—方案设计—方案实施—数据处理和分析—汇报ppt制作和成果答辩”过程，完成拟定的挑战任务和答辩环节。
◇ 日程安排
课程梯度
日期
时间
授课内容
每日目标
ROS
学科导论
DAY 1
上午
1.开营/破冰：项目总体介绍，实验室安全教育，学生分组；
2.学科导论：机器人基础，控制论，人工智能背景下的“机器人与无人系统”，ROS发展历史与发展趋势，ROS在企业和科研中的典型案例分析，等等。
□学科导论
下午
知识专题：ROS系统和Python软件安装
Linux操作基础：体验Linux系统操作，安装ROS编程软件；
Python编程基础：了解Python基本语法以及库文件安装。
□系统安装
晚上
实验专题：机器人现场自主巡航
现场烧录程序，完成机器人自主巡航和物体追踪的初步体验。
□现场巡航
树莓派
Python编程
基础篇
DAY 2
上午
知识专题：树莓派搭建
以树莓派RPi为例，进行环境搭建；初步熟悉树莓派自带的Python编辑器，并进一步了解Python的语法结构。
□树莓派RPi搭建
□Python舵机驱动
下午
实验专题：Python舵机驱动
以PCV9685为例，运用Python进行舵机/电机驱动。
晚上
DAY 3
上午
知识专题：OpenCV基本操作
了解跨平台计算机视觉库OpenCV的安装和使用方法。
□OpenCV基础
□Python颜色识别
□Python人脸追踪
下午
实验专题：颜色识别和人脸追踪
以不同颜色的乒乓球为例，使用Python进行颜色识别；
视频人脸检测，并利用Python程序给人脸添加表情。
晚上
ROS
机器人
进阶篇
DAY 4
上午
知识专题：ROS平台框架
ROS智能机器人的机构组成与相应功能。
□ROS平台框架
□ROS系统操作
下午
实验专题：ROS系统操作
基于ROS的Python编程脚本编写，传感器数据读取，GUI可视化调试，ROS机器人的基本操作。
晚上
DAY 5
上午
实验专题：ROS建图导航与语音识别
了解SLAM技术与RVIZ、gazebo仿真环境；
运用Python进行语音合成与识别，与ROS机器人对话互动。
□ROS建图导航
□Python语音识别
下午
晚上
“绝影”
机器人
高级篇
DAY 6
上午
知识专题：四足机器人发展历史
以波士顿动力“大狗”“野猫”和浙大的“赤兔”、“绝影”为例，讲解四足机器人的发展历史和控制方法。
□四足机器人历史
□“绝影”现场体验
下午
实验专题：“绝影”机器人体验
现场体验和操作国内最先进的四足机器人“绝影”。
晚上
挑战赛
DAY 7
上午
学术训练：科研创新思维、数据处理方法、文献检索与阅读。
□学术训练
下午
★★★挑战任务与指导
1.ROS结构搭建：ROS差速导航车的搭建；
2.ROS运动控制：ROS机器车实现自主巡航；
3.ROS挑战升级：运用Python实现机器人识别与追踪。
□挑战任务与指导
晚上
DAY 8
上午
下午
晚上
DAY 9
上午
ROS挑战赛，完成既定的挑战任务。
□ROS挑战赛
下午
AI与ROS知识测评。
□知识测评
晚上
成果整理与PPT撰写。
□PPT撰写
答辩
DAY10
上午
答辩和评审
成果展示，演讲与答辩，评审并授予证书。
□答辩和评审
下午
晚上
返程。
◇ 部分导师举例
李教授：浙江大学控制学院教授、博士生导师，无人导航与控制专家。研究主题是机器人与智能无人系统，工业智能与优化控制等，国际空中机器人冠军组指导老师。
许教授：浙江大学控制科学与工程学院教授、博士生导师，国际空中机器人冠军组指导老师，主要研究方向包括飞行与流动控制、机器人与智能无人系统、工业智能与优化控制等。
朱教授：浙江大学控制科学与工程学院讲师，硕士生导师。从事仿人机器人，仿生机器人，机器智能等研究，先后参与了乒乓球机器人“悟空”的研制工作，主持四足机器人“赤兔”和“绝影”的研制工作。
李博士：浙江大学控制科学与工程学院博士，长期从事机电控制、机器学习、人工智能等领域的研究工作，现为浙江名企人工智能与计算机视觉专家。
赵博士：浙江大学控制科学与工程学院博士，长期从事流程控制、故障诊断、系统建模和优化、人工智能等领域的研究工作，拥有丰富的智能传感器、智能硬件与物联网、多功能机器人、人工智能等方面的课程开发与教学经验。
王老师：浙江大学机械电子工程系硕士，多年青少年STEM与工程创客指导经验，浙江省科技馆科学院资深教练，拥有丰富的无人机、多功能机器人、Python编程、传感器设计、人工智能创新应用等方面的课程开发与教学经验。
刘老师：厦门大学电子工程系硕士，浙江理工大学电子设计类竞赛队资深教练，指导学生多次获得过挑战杯、全国大学生电子设计竞赛等全国一等奖、二等奖，拥有发明专利、软件著作权、实用新型专利几十项。
◇ 时间&地点
时间：
第一期：7月8日~7月17日
第二期：8月16日~8月25日
地点：
浙江大学西溪校区STEM公共创新实验室
◇ 申请条件
9～12年级，有编程基础；具备基础的英文读写能力；了解机器人基本架构，有一定的动手能力。
