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产品概述

机器人实验室是一个面向自动化、电气、机电等相关学科的专业创新型实验室，涵盖了多门专业课程的实验内容。这些课程包括《机器人学》、《自动控制原理》、《运动控制系统》、《图像处理》、《导航原理》和《ROS系统》等。

平台选型参考

TurtleBot3 移动机器人

平台介绍

TurtleBot3 是 ROS（机器人操作系统）官网推荐的一款小型UGV（无人地面车辆）产品。它成本低廉、尺寸小巧，使用ROS标准，配备开源的ROS控制板，结构灵活，且开放源代码。TurtleBot3 分为两个版本：TurtleBot3 Burger（基础版）和TurtleBot3 Waffle（高配版）。尽管这两款产品的硬件配置有所不同，但都运行ROS系统。

平台特点

1. 基于ROS系统：TurtleBot3 完美兼容ROS系统，是学习和实践ROS原理的理想平台。
2. 支持基于模型（MBD）的设计：Matlab Simulink 提供了ROS的支持包，能够实现从Simulink控制模型到ROS系统代码的自动生成，简化了ROS系统的开发难度，适合本科教学实验。
3. 支持独立编码：TurtleBot3 支持C、C++ 和 Python 编程，适合具有一定编程能力的学生进一步提升代码技能。
4. TurtleBot3 基础版：配置了树莓派3B主板，装备360°激光雷达，可以进行SLAM建模实验。
5. TurtleBot3 高配版：配备了Intel Joule主板，装备360°激光雷达和Intel RealSense R200视觉传感器及识别SDK，不仅可以进行SLAM建模实验，还可以进行图像跟踪实验。
6. 开源代码：所有实验均配有完整的开源示例，并附带详细的培训文档。

实验内容

• ROS系统开发环境的认识
• Simulink环境中的ROS支持包的学习和使用
• Simulink环境下的树莓派硬件支持包的学习和使用

基础版Burger

• 硬件组成的认识
• 软件开发环境的学习和使用
• 基于激光SLAM的机器人自主定位导航

高配版Waffle

• 硬件组成的认识
• 软件开发环境的学习和使用
• 基于激光SLAM的机器人自主定位导航
• 基于3D摄像机的视觉深度处理及图像跟踪

串联六自由度机械臂（教学版）

平台介绍

串联六自由度机械臂（教学版）集成了快速控制原型系统、六轴教学机器人以及图像采集和处理装置。它可以实现目标图像识别及信息提取、机器人动态轨迹规划、正/逆运动学解算以及六关节运动控制等功能，完成预先设定的实验任务，如分拣、抓取和搬运等。

平台特点

1. 友好的开发环境：基于Matlab Simulink 开发机器人控制系统模型，极大地降低了机器人控制系统设计的学习难度。
2. 实时性强的平台：控制程序在VxWorks实时操作系统上运行，实时性能可达百微秒级别。
3. 教学版六关节机器人：第一、第二轴采用伺服电机，第三至第六轴采用步进电机，各轴均配备行星减速机，精度可达0.5毫米，实现了成本和性能的综合平衡。
4. 多样化的调试手段：支持控制器模型任意参数的在线修改、任意系统变量的在线监测，以及所有观测数据的实时存储、离线回放和数据导出等丰富的开发调试手段。
5. 开源示例：平台提供完全开源的机器人运动学和图像识别相关算例和培训文档，为学生进行课程设计提供参考示例。

实验内容

• 入门实验内容

  • 快速入门实验
  • 机器人机械系统认识实验
  • 机器人控制系统认识实验
  • 机器人示教编程与再现控制
  • 机器人坐标系建立

• 中阶实验内容

  • 机器人正/逆运动学分析
  • 机器人轨迹规划离线仿真实验
  • 机器人空间直线、圆弧运动实验
  • 机器人搬运装配实验

• 高阶实验内容

  • 双目摄像头参数标定实验
  • 机器人视觉测量及定位实验
  • 机器人目标跟踪实验

串联六关节机器人（科研版）

平台介绍

科研版串联六关节机器人提供了垂直串联六关节机器人的半物理验证环境，可以用于轨迹规划、空间插补算法、正/逆运动学解算、末端力矩控制、机器视觉及处理等机器人控制理论算法的研究，提供了一个快速验证平台。

平台特点

1. 友好的开发环境：基于Matlab Simulink 开发机器人控制系统模型，极大地降低了机器人控制系统设计的学习难度。
2. 实时性强的平台：控制程序在VxWorks实时操作系统上运行，实时性能可达20微秒级别。
3. 高精度工业级机器人：六关节全伺服驱动，精度可达0.03毫米。
4. 多样化的调试手段：支持控制器模型任意参数的在线修改、任意系统变量的在线监测，以及所有观测数据的实时存储、离线回放和数据导出等丰富的开发调试手段。
5. 开源示例：平台提供完全开源的机器人运动学、动力学和图像识别相关算例和培训文档，为研究生进行机器人控制算法设计、机器人本体参数测试、驱动器参数实际调校提供工程化的参考示例。

实验内容

• 入门实验内容

  • 快速入门实验
  • 机器人机械系统认识实验
  • 机器人控制系统认识实验
  • 机器人示教编程与再现控制
  • 机器人坐标系建立

• 中阶实验内容

  • 机器人正/逆运动学分析
  • 机器人轨迹规划离线仿真实验
  • 机器人空间直线、圆弧运动实验
  • 机器人搬运装配实验

• 高阶实验内容

  • 机器人动力学相关实验
  • 机器人动力学数学仿真实验
  • 基于实测数据的机器人数学理论模型修正
  • 单关节的力矩闭环控制（包括重力和摩擦力的补偿）
  • 视觉图像相关实验
    • 双目摄像头参数标定实验
    • 机器人视觉测量及定位实验
    • 机器人目标跟踪实验

希望这些内容对你有所帮助！如果你需要更多细节或其他方面的信息，请随时告诉我。