課程內(nèi)容：

本課程將向?qū)W生介紹機器人系統(tǒng)的計算和數(shù)學概念、信息處理和軟件框架。課程還將考慮機器人感知、理解和與環(huán)境互動所需的傳感和執(zhí)行系統(tǒng)。主要目的是讓學生了解如何利用復雜的機器人中間件（如機器人操作系統(tǒng) (ROS)）、相關的數(shù)據(jù)傳輸通道、機器人軟件棧和操作機器人所需的基礎數(shù)學，來設計和實施自主機器人系統(tǒng)。這是一門實踐課程，旨在為學生提供所需的編程、數(shù)學和調(diào)試技能，以便在使用現(xiàn)成的商用真實和虛擬機器人的基礎上實施機器人解決方案。本課程要求掌握Python技能；最好掌握C/C++技能，但并非必不可少。

課程目標：

1、幫助學生理解機器人軟件開發(fā)所涉及的核心概念，從感知到規(guī)劃和行動。

2、了解如何利用感知數(shù)據(jù)和預先獲得的信息或世界/領域 "知識"來規(guī)劃與環(huán)境的互動。

3、了解矩陣和變換數(shù)學運算符，以完成復雜的機器人動作。

4、在使用機器人操作系統(tǒng)的基礎上，培養(yǎng)實施、測試、驗證和部署移動/操縱機器人問題的能力。

5、考慮物理機器人與模擬、開發(fā)和調(diào)試所需的虛擬機器人之間的關系。

6、使用現(xiàn)成的虛擬機器人平臺開發(fā)完整的機器人應用。

學習成果：

通過本課程的學習，學生將能夠：

1、描述并理解什么是機器人系統(tǒng)。

2、在機器人中間件中制定機器人的信息能力，并理解數(shù)據(jù)如何從基本控制、傳感器和感知功能轉(zhuǎn)化為機器人動作。

3、在移動機器人和機器人機械手中創(chuàng)建和實現(xiàn)機器人運動學和運動。

4、應用路徑和運動規(guī)劃技術(shù)，使機器人能夠移動。

5、為移動機器人和機器人機械手設計控制/行為任務。

6、在機器人應用程序開發(fā)過程中應用實用的軟件工程原理。

7、了解 ROS 提供的設施，以及如何使用 ROS 和 OpenCV 視覺系統(tǒng)構(gòu)建機器人控制軟件系統(tǒng)。

8、能夠在 ROS 環(huán)境中為由機器人控制系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)處理流水線編程，以執(zhí)行特定任務，如定位物體、抓取物體并將其放置到另一位置。