AI and Robotics for Nuclear - Extended

• 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 6 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。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。
• 通过 Deep Learning 扩展机器人执行复杂任务的能力。
• 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。

课程自定义选项

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

第 1 周

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

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 Reactor 中的机器人
  • 辐射探测和防护

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。

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

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

第 2 周

准备开发环境

• 软体安装和设置
• 有用的软体包和实用程式

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

Programming 机器人

• Programming Python 和 C++ 中的节点
• 了解 ROS 节点
• ROS 中的消息和主题
• 发布/订阅范例
• 专案：Bump & Go 与真实机器人
• 故障排除
• 使用 Gazebo 模拟机器人 / ROS
• 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
• 专案：按颜色安全跟踪物件
• 故障排除

第 3 周

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
• 专案：在环境中搜索物件
• 故障排除

Programming 机器人 （续...

• 操作库
• Speech Recognition 和语音生成
• 使用MoveIt！
• 控制机械人颈部实现主动视觉
• 专案：搜索和收集物件
• 故障排除

测试您的机器人

• 单元测试

第 4 周

扩充机器人的功能Deep Learning

• 感知 -- 视觉、音讯和触觉
• 知识表示
• 通过 NLP（自然语言处理）进行语音辨识
• 计算机视觉

速成班 Deep Learning

• 人工 Neural Networks （ANN）
• 人工 Neural Networks 与 Bio 逻辑 Neural Networks
• 前馈 Neural Networks
• 启动函数
• 训练人工 Neural Networks

速成班 Deep Learning （续...

• Deep Learning 型号
  • 卷积网路和循环网路
• 卷积 Neural Networks（CNN 或 ConvNet）
  •  卷积层
  •  池化层
  •  卷积 Neural Networks 架构

第 5 周

速成班 Deep Learning （续...

• 回圈 Neural Networks （RNN）
  • 训练 RNN
  • 在训练期间稳定梯度
  • 长短期记忆网路
• Deep Learning 平台和软体库
  • Deep Learning 在 ROS 中

在机器人中使用 Big Data

• 大数据概念
• 数据分析方法
• Big Data 工具
• 识别数据中的模式
• 练习：NLP 和 Computer Vision 在大型数据集上

在您的机器人中使用 Big Data （续...

• 大型数据集的分散式处理
• Big Data 和 Robotics 的共存和交叉受精
• 机器人作为数据生成器
  • 测距感测器、位置感测器、视觉感测器、触觉感测器和其他模态感测器
• 理解感官数据（感觉-计划-行动回圈）
• 练习：捕获流数据

Programming 自主 Deep Learning 机器人

• Deep Learning 机器人元件
• 设置机器人模拟器
• 使用 Cafe 运行 CUDA 加速神经网路
• 故障排除

第 6 周

Programming 一个自主 Deep Learning 机器人 （续...

• 识别照片或视频流中的物件
• 使用 OpenCV 实现计算机视觉
• 故障排除

数据分析

• 使用机器人收集和组织新数据
• 用于理解数据的工具和流程

部署 Robot

• 将模拟机器人转换为 物理硬体
• 在物理世界中部署 robot
• 现场监控和维修机器人

保护您的机器人

• 防止未经授权的篡改
• 防止骇客查看和窃取敏感数据

协作构建机器人

• 在云中构建机器人
• 加入机器人社区

机器人在科学和能源领域的未来 Outlook

总结和结论