AI and Robotics for Nuclear

• Programming C 或 C++ 经验
• Programming Python 中的经验（有用但不是必需的;可以作为课程的一部分教授）
• 使用 Linux 命令行的经验

观众

• 开发人员
• 工程师
• 科学家
• 技术人员

Robotics 和 Artificial Intelligence (AI) 是开发核设施安全系统的强大工具。

在这个由讲师指导的现场培训（在线或现场）中，参与者将学习用于对核技术和环境系统领域中使用的不同类型机器人进行程式设计的不同技术、框架和技术。

为期 4 周的课程每周举行 5 天。每天 4 小时，包括讲座、讨论和在现场实验室环境中动手开发机器人。参与者将完成适用于他们工作的各种真实世界专案 ，以实践他们所获得的知识。

本课程的目标硬体将通过模拟软体进行3D类比。然后，代码将被载入到物理硬体 （Arduino 或其他） 上，以进行最终部署测试。ROS（机器人作业系统）开源框架 C++ 和 Python 将用于对机器人进行程式设计。

在本次培训结束时，参与者将能够：

• 了解机器人技术中使用的关键概念。
• 了解和管理机器人系统中软体和硬体之间的交互。
• 了解并实施支撑机器人技术的软体元件。
• 构建和操作模拟机械机器人，该机器人可以通过语音看到、感知、处理、导航并与人类交互。
• 了解适用于构建智慧机器人的人工智慧（机器学习、深度学习等）的必要要素。
• 实施过滤器（卡尔曼和粒子），使机器人能够定位其环境中的移动物体。
• 实施搜索演算法和运动规划。
• 实施 PID 控制以调节机器人在环境中的运动。
• 实施 SLAM 演算法，使机器人能够绘制出未知环境。
• 在实际场景中测试机器人并排除故障。

课程形式

• 互动讲座和讨论。
• 大量的练习和练习。
• 在即时实验室环境中动手实施。

关于硬体

• 硬体套件将在培训前由讲师确认。套件或多或少包含以下元件：
  • Arduino 板
  • 电机控制器
  • 距离感测器
  • 蓝牙从属设备
  • 原型板和电缆
  • USB 数据线
  • 车辆套件
• 参与者需要配置 自己的硬体。

课程自定义选项

• 要定制本课程的任何部分（程式设计语言、机器人模型、微控制器等），请联系我们进行安排。

第 1 周

第1天

介绍

• 是什么让机器人变得聪明？

物理机器人与虚拟机器人

• Smart Robots、Smart Machines、Sentient Machines 和 Robotic Process Automation (RPA) 等。

Artificial Intelligence (AI) 在 Robotics 中的作用

• 超越 “if-then-else” 和学习机器
• AI 背后的演算法
• 机器学习、计算机视觉、自然语言处理 （NLP） 等。
• 认知机器人

第2天

Big Data 在 Robotics 中的作用

• 基于数据和模式的决策

云和 Robotics

• 将机器人技术与IT联系起来
• 构建功能更强大的机器人，以访问更多资讯并进行协作

案例研究：工业机器人

• 机械机器人
  • 巴克斯特
• 核设施中的机器人
  • 辐射探测和防护
• 核能机器人 Reactor
  • 辐射探测和防护

第3天

机器人的硬体元件

• 电机、感测器、微控制器、摄像头等

机器人的常见 Element

• 机器视觉、语音辨识、语音合成、接近感应、压力感应等。

第4天

Programming 机器人的开发框架

• 开源和商业框架
• 机器人作业系统 （ROS）
  • 架构：工作区、主题、消息、服务、节点、actionlibs、工具等。

Languages 用于 Programming 一个机器人

• C++ 用于低电平控制
• Python 用于编排
• Programming ROS 和 Python 和 C++ 中的节点
• 其他语言

第 5 天

用于模拟物理机器人的工具

• 商业和开源 3D 模拟和可视化软体

用于设计机器人物理特性的工具

• 商业和开源 CAD 软体

案例研究：机械机器人

• 核技术领域的机器人
• 环境系统中的机器人

第 2 周

第 6 天

速成班 Python

• 软体安装和设置
• 有用的软体包和实用程式
• 使用 Python 数据结构、运算子、回圈、条件、函数、方法等。
• 编写范例程式
• 团队专案

第 7 天

为机器人开发做准备

• 设定开发环境（例如，Arduino IDE）
• 探索 Arduino 语言 （C/C++） 语法
• 编码、编译和上传到微控制器
• 组装 Arduino 机器人的硬体元件

第8天

使用 Arduino 个元件

• 模拟感测器
• 数位感测器

使用 Arduino Communication 模组

• 蓝牙模组
• Wi-Fi 模组
• RFID 模组
• I2C 和 SPI
• 移动互联网

第9天

构建机器人

• 规划机器人的功能和特征
• 实现机器人运动

团队专案

• 讨论和审查

第10天

控制机器人

• 实现控制器
• 连接到机器人（有线与无线）

团队专案

• 讨论和审查

第 3 周

第 11 天

Programming 机器人

• 用 Gazebo 模拟机器人 / ROS
• 了解 ROS 节点
• Programming Python 和 C++ 中的节点
• ROS 中的消息和主题
• 发布/订阅范例

团队专案

• Bump & Go 与真实机器人
• 讨论和审查

第12天

Programming 机器人 （续...）

• ROS 中的帧和引用更改
• 相机的 2D 资讯处理 OpenCV
• 雷射器的信息处理

团队专案

• 按颜色安全跟踪物件
• 讨论和审查

第 13 天

测试机器人

• 用于测试代码的工具
• 单元测试
• 创建测试套件
• 自动化测试
• 故障排除

团队专案

• 按颜色安全跟踪物件
• 讨论和审查

第14天

Programming 机器人 （续...）

• 服务 ROS
• 使用 PCL 对 RGB-D 感测器进行 3D 信息处理
• 地图和导航 ROS

第 15 天

Programming 机器人 （续...）

• 使用 ActionLib 完成任务

团队专案

• 在环境中搜索物件

第 4 周

第16天

Programming 机器人 （续...）

• 使用 ActionLib 完成任务

第 17 天

Programming 机器人 （续...）

• Speech Recognition 和语音生成
• 故障排除

团队专案

• 使用语音控制机器人

第 18 天

Programming 机器人 （续...）

• 使用MoveIt！
• 控制机械人颈部实现主动视觉
• 故障排除

团队专案

• 搜索和收集物件

第 19 天

部署 Robot

• 在物理世界中部署 robot
• 现场监控和维修机器人
• 使用移动应用程式控制机器人

保护机器人

• 防止未经授权的篡改
• 防止骇客查看和窃取敏感数据

第 20 天

数据分析

• 收集和组织机器人生成的数据
• 通过可视化工具和流程理解数据

协作构建机器人

• 在云中构建机器人
• 构建移动应用程式以与您的机器人交互
• 加入机器人社区

机器人在科学与能源领域的未来 Outlook

总结和结论