机器人概论第六章机器人的环境识别
《简易机器人对环境的识别作业设计方案-2023-2024学年高中通用技术苏教版》
《简易机器人对环境的识别》作业设计方案第一课时作业设计方案《简易机器人对环境的识别》一、课程背景随着科技的不断进步，机器人技术已经逐渐走进人们的日常生活。
机器人在各个领域的应用也越来越广泛，对环境的识别和适应能力已经成为机器人研究的重要方向之一。
本次作业设计旨在让学生通过设计简易机器人，了解机器人对环境的识别原理和技术应用，培养学生的动手能力和科学思维。
二、设计目标1.了解机器人对环境的识别原理和技术应用；2.培养学生的动手能力和团队合作意识；3.激发学生的创造力和实践能力。
三、作业设计内容1.理论学习：通过老师讲解和学生自主学习，了解机器人对环境的识别原理和技术应用；2.实践操作：学生分组设计简易机器人，并编写程序使其能够对环境进行识别；3.展示交流：学生进行简易机器人展示，并与其他组交流分享设计理念和实践经验。
四、作业实施步骤1.分组：将学生分成若干小组，每组4-5人，确保每组成员承担不同的责任和任务；2.理论学习：老师讲解机器人对环境的识别原理和技术应用，引导学生进行自主学习；3.设计方案：每组设计简易机器人的外观、结构和功能，确定机器人对环境的识别方式；4.材料准备：学生准备相应的材料和工具，开始组装简易机器人；5.编写程序：学生根据设计方案编写程序，使机器人能够对环境进行识别和反应；6.测试调试：对机器人进行测试和调试，确保其对环境的识别准确性和稳定性；7.展示交流：每组展示他们设计的简易机器人，并与其他组进行交流分享经验和心得。
五、作业评价标准1.设计方案的创新性和可行性；2.机器人对环境的识别准确性和稳定性；3.团队合作意识和个人表现；4.作品的展示效果和交流分享能力。
六、思考问题1.你所设计的简易机器人对环境的识别方式有哪些？有何优缺点？2.在设计过程中遇到了哪些困难？是如何解决的？3.你觉得机器人对环境的识别在未来会有怎样的发展和应用？通过本次作业设计，希望能够激发学生对机器人技术的兴趣，培养他们的动手能力和团队合作意识，同时也能够加深对机器人对环境的识别原理和技术应用的理解，为未来的科技发展打下良好的基础。
机器人的环境识别简介PPT(17张)
机器人的环境识别
6.2 基本的图象处理方法
6.2.5 模板匹配
m |f a t|x , |f t|, (f t) 2
A
A
A
(ft)2f(ik,jl)2 t(k,l)22f(ik,jl)t(k,l)
Mi,jf(ik,jl)t(k,l) f(ik,jl)2
第六章-机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理 6.2 基本的图象处理方法 6.3 2维图象的处理 6.4 3维图象的处理
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.1 利用识别函数的形状识别
①物体特征参量 x1,x2,xn ，排成向量
②这些向量分布到n维空间；同类将积聚 ③构造识别函数g(X)
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19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。
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20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。
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1、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。
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2、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。
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13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。
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14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。
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15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
二值化处理的关键就是阀值的选择。目前比较成熟的应 用汽车牌照的识别，乐谱的识别（音乐机器人），文字的 识别（扫描仪）等
机器人概论第六章-机器人的环境识别
X2 X1
X2 X1
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.1 利用识别函数的形状识别
①物体特征参量 x1, x2 , xn，排成向量
②这些向量分布到n维空间；同类将积聚 ③构造识别函数g(X)
g( X ) w1x1 w2 x2 wn xn wn1
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
6.3.1 物体的位置检测
（1）软管的组装I
1.假定孔是暗的，周边是亮的
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
6.3.1 物体的位置检测
（2）软管的组装II
2.孔的中心可以看到对面 内壁
Xc
xc
A1
A2 w
,
Yc
yc
A3
A4 w
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。 2020年 10月1 6日星 期五12 时12分 50秒1 2:12: 5016 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午12时 12分5 0秒下 午12时 12分12 :12:5 020.1 0.16
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.1 0.162 0.10.1 612:1 212:1 2:501 2:12: 50Oct -20
二值化处理的关键就是阀值的选择。目前比较成熟的应 用汽车牌照的识别，乐谱的识别（音乐机器人），文字的 识别（扫描仪）等
机器人的环境识别
6.2 基本的图象处理方法
6.2.2 微分处理
由于投影亮度影响，不能进行二值化。 在边缘/棱线处亮度突变——边缘检测
《简易机器人对环境的识别核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通用技术
《简易机器人对环境的识别》导学案导学目标：通过进修本节课的内容，学生能够了解简易机器人对环境的识别原理，并能够进行简单的编程控制，使机器人能够根据环境的变化做出相应的反应。
一、导入1. 引入话题：你知道什么是机器人吗？你觉得机器人可以做些什么事情呢？2. 观看视频：观看一段简易机器人在环境中行走的视频，引发学生对机器人对环境的识别的兴趣和好奇心。
二、进修内容1. 机器人对环境的识别原理：介绍机器人通过传感器获取环境信息，经过处理后做出反应的基本原理。
2. 传感器的种类及作用：讲解不同传感器的种类和功能，如红外传感器、声音传感器等。
3. 编程控制机器人：通过Scratch等编程软件，传授学生如何编写简单的代码，控制机器人在环境中行走并根据环境的变化做出相应的动作。
三、实践操作1. 分组实践：将学生分成小组，每组配备一台简易机器人和一台电脑，让他们根据所学知识编写代码，控制机器人在环境中行走并识别障碍物。
2. 演示展示：让每组学生展示他们编写的代码效果，分享实践中的心得和体会。
四、拓展延伸1. 环境识别的应用：介绍机器人在各行各业中的应用，如智能家居、工业生产等。
2. 自主探究：鼓励学生自主探索更多关于机器人对环境的识别的知识，拓展进修的广度和深度。
五、总结反思1. 总结本节课的进修内容，强调机器人对环境的识别在摩登科技中的重要性。
2. 反思进修过程中遇到的困难和收获，为今后的进修提供参考和借鉴。
六、作业安置1. 完成教室作业：要求学生继续完善代码，使机器人能够更加智能地对环境做出反应。
2. 自主进修：鼓励学生自主进修相关知识，拓展对机器人技术的认识和理解。
通过本节课的进修，置信学生们对简易机器人对环境的识别有了更深入的了解，也激发了他们对科技的兴趣和探索欲。
希望学生们能够在实践中不息提升自己的编程能力，为未来的科技发展做出贡献。
机器人视觉识别的原理
机器人视觉识别的原理机器人视觉识别是指机器人通过摄像头等视觉传感器对周围环境的物体进行辨识和识别的能力。
它是机器人感知能力中的重要组成部分，可以实现许多应用，包括人脸识别、目标跟踪、图像分类等。
机器人视觉识别的原理主要包括图像获取、图像预处理、特征提取和特征匹配等几个关键步骤。
首先，机器人通过搭载的摄像头等传感器获取外部环境的图像信息。
摄像头可以是单目相机、双目相机或深度相机，分别对应不同的视觉信息获取方式。
单目相机只有一个镜头，利用透视关系可以获得三维信息；双目相机有两个镜头，可以通过视差计算获取场景的深度信息；深度相机则可以直接获得物体的距离信息。
接下来，图像预处理是对获取的原始图像进行处理和优化，以提高后续特征提取和识别的准确性。
常见的图像预处理方法包括图像去噪、图像增强、边缘检测等。
去噪技术可以消除图像中的噪声干扰；增强技术可以调整图像的亮度、对比度等参数，以突出目标物体；边缘检测可以提取图像中物体的轮廓信息。
然后，特征提取是机器人视觉识别的关键步骤之一。
在特征提取中，机器人将图像转换为更高级别的抽象特征，以便于后续的识别和分类。
常见的特征提取方法包括颜色特征、纹理特征和形状特征等。
颜色特征可以通过提取像素的颜色信息，了解目标物体的颜色属性；纹理特征可以通过提取图像局部区域的纹理信息，以描述目标物体的纹理特点；形状特征可以通过提取物体轮廓的几何信息，以区分不同的形状。
最后，特征匹配是指将提取到的特征与事先建立好的模型或数据库进行匹配，从而实现物体的识别和分类。
特征匹配可以通过计算特征之间的相似性来进行。
常见的特征匹配方法包括模板匹配、模式识别和机器学习等。
模板匹配是将提取到的特征与已有的模板图像进行匹配，从而实现物体的检测和识别；模式识别是根据提取到的特征对不同的物体进行分类；机器学习则是通过训练已有的数据集来构建分类模型，从而实现物体的自动分类。
总结来说，机器人视觉识别的原理包括图像获取、图像预处理、特征提取和特征匹配等关键步骤。
机器人视觉机器人与环境的感知与交互
机器人视觉机器人与环境的感知与交互机器人视觉：机器人与环境的感知与交互机器人技术的快速发展使得机器人在各个领域得到广泛应用，而机器人视觉成为其中一个重要的研究方向。
机器人视觉技术能够使机器人感知周围环境并与之进行交互，从而更好地完成各种任务。
本文将从机器人感知环境和机器人与环境交互两个方面进行论述。
一、机器人感知环境1.1 摄像头与传感器机器人视觉技术的基础是摄像头和传感器的应用。
摄像头能够捕捉周围环境的图像和视频，传感器可以获取环境的各种信息，如距离、温度、声音等。
这些设备为机器人提供了感知环境的基础。
1.2 图像处理与分析机器人通过对摄像头获取的图像进行处理和分析，以获取更多的有用信息。
图像处理技术包括图像滤波、边缘检测、目标检测等，可以从图像中提取各种特征用于后续的任务。
1.3 目标识别与跟踪机器人感知环境的一个重要任务是目标识别与跟踪。
通过对图像进行分析，机器人能够自动识别出环境中的目标物体，并通过跟踪算法实时追踪目标的位置和运动轨迹。
二、机器人与环境交互2.1 姿态控制与导航机器人在感知环境后，需要能够与环境进行交互。
姿态控制与导航是机器人与环境交互的关键。
机器人通过感知环境中的障碍物、目标位置等信息，实现路径规划和姿态调整，从而能够自主地在环境中移动和操作。
2.2 语音与图像交互随着人工智能技术的不断进步，机器人与人类之间的交互方式也在多样化。
语音与图像交互是机器人与环境交互的一种常见方式。
人们可以通过语音命令或者手势来与机器人进行沟通和控制，机器人通过语音识别和图像识别技术解析人类的指令和意图。
2.3 实时反馈与学习机器人与环境的交互是一个动态的过程，机器人需要不断地根据环境变化作出调整和响应。
机器人可以通过实时反馈机制获取环境的变化信息，并根据反馈进行学习和优化，提高自身的感知和交互能力。
总结：机器人视觉技术的发展为机器人与环境的感知与交互提供了强大的工具。
通过摄像头和传感器的应用，机器人能够感知周围环境，并通过图像处理和分析技术获取更多有用信息。
《简易机器人对环境的识别》核心素养目标教学设计、教材分析与教学反思-2023-2024学年高中通用技
《简易机器人对环境的识别》教学分析引言《简易机器人对环境的识别》是一本针对初学者的机器人识别教材，通过理论与实践相结合的方式，帮助学生理解机器人对环境的感知与识别过程。
本文将对该教材进行详细分析，探讨其教学内容、教学方法以及教学效果，为教师和学生提供参考。
一、教学内容分析1.1 教材结构《简易机器人对环境的识别》教材共分为六个章节，包括机器人感知技术、环境特征提取、目标检测与识别、路径规划、避障技术以及综合实例等内容。
每个章节都盘绕机器人对环境的感知与识别展开，层层深入，按部就班。
1.2 知识点梳理教材中涵盖了机器人传感器、环境特征提取算法、目标检测与识别方法、路径规划算法、避障技术等多个知识点。
通过对这些知识点的系统进修，学生可以全面了解机器人对环境的感知与识别过程，培养其解决实际问题的能力。
1.3 实例分析教材中设计了丰富的实例，通过实际案例的分析与解决，帮助学生将理论知识与实践应用相结合。
这些实例涵盖了不同环境下的机器人识别问题，能够激发学生的进修兴趣，提高他们的动手能力。
二、教学方法分析2.1 理论与实践相结合《简易机器人对环境的识别》教材注重理论与实践相结合，通过讲解基础理论知识的同时，引导学生进行实际操作。
这种教学方法可以帮助学生更好地理解知识，提高他们的动手能力。
2.2 问题导向进修教材设计了大量问题，引导学生通过思考和解决问题来深化对知识的理解。
这种问题导向的进修方法能够激发学生的进修兴趣，培养他们的分析和解决问题的能力。
2.3 多媒体辅助教学教材中应用了丰富的图片、动画和实例视频等多媒体资料，帮助学生直观地理解知识。
这种多媒体辅助教学方法可以提高学生的进修效果，使教学内容更加生动有趣。
三、教学效果分析3.1 知识掌握情况通过对学生的进修情况进行调查发现，大部分学生在进修结束后能够基本掌握机器人对环境的感知与识别知识，能够运用所学知识进行简单的实践操作。
3.2 进修兴趣教材中设计的丰富实例和多媒体资料能够激发学生的进修兴趣，使他们更加主动地参与到进修过程中。
机器人感知实现智能机器人环境感知的技术概述
机器人感知实现智能机器人环境感知的技术概述机器人在现代社会扮演着越来越重要的角色。
为了更好地适应复杂多变的环境，机器人需要能够感知并理解其周围环境。
机器人的环境感知是指通过传感器获取和处理环境信息的能力。
本文将对机器人感知实现智能机器人环境感知的技术进行概述。
一、视觉感知技术视觉感知是机器人常用的一种感知技术。
通过搭载摄像头或深度相机等传感器，机器人可以捕捉到周围环境中的图像或深度信息。
基于这些信息，机器人可以进行目标检测、物体识别、运动跟踪等任务。
视觉感知技术需要依赖图像处理和计算机视觉算法，如边缘检测、特征提取、图像分类等。
二、声音感知技术声音感知技术使机器人能够感知和理解周围环境中的声音。
通过搭载麦克风阵列等传感器，机器人可以接收和处理声波信号。
基于声音感知技术，机器人可以进行声源定位、语音识别、声音分类等任务。
声音感知技术需要依赖信号处理和音频分析算法，如频谱分析、语音特征提取、声音分类模型等。
三、触觉感知技术触觉感知技术使机器人具备触摸和力量感知的能力。
通过搭载力传感器或触摸传感器等装置，机器人可以感知外部物体的接触力、压力分布等信息。
触觉感知技术在机器人的抓取、操作、人机交互等方面发挥着重要作用。
触觉感知技术需要依赖传感器信号处理和力学模型等算法。
四、环境感知整合技术为了更准确地感知环境并做出更好的决策，机器人通常将多种感知技术整合起来。
例如，通过结合视觉和声音感知，机器人可以在复杂环境中进行目标跟踪和定位；通过结合视觉和触觉感知，机器人可以在装配任务中实现高精度的物体定位和抓取。
环境感知整合技术需要依赖传感器数据融合、多模态感知和决策融合等算法。
五、机器学习在环境感知中的应用机器学习技术在机器人环境感知中起到了重要作用。
通过对大量感知数据进行学习，机器人可以逐渐提高环境感知的准确度和鲁棒性。
机器学习算法可以用于目标检测、物体识别、语音识别等任务，同时也可以用于感知数据的融合和决策制定。
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质量出效益，点滴成江河。20.11.13 12:02 :4912 :02N ov-20 13-No v-20
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厕所卫生要注意,干净清洁常保持。1 2:02:4 912:0 2:491 2:02F riday, November 13, 2020
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人人讲安全，安全为人人。20.11.13 20.11 .1312 :02:4 912:0 2:49N ovem ber 13, 2020
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我们极度鄙视一切乱丢乱吐等不文明 行为。 2020年 11月1 3日星 期五12 时2分4 9秒12 :02:4 913 November 2020
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清洁——拥有清爽明亮的工作环境。 下午12 时2分4 9秒下 午12时 2分12 :02:4 920.1 1.13
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贯彻ISO系列标准,树立企业新形象。 20.11. 1320. 11.13 12:02 12:02 :4912 :02:4 9Nov- 20
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老兄！品管不是空想，而是起而行的 工作。 2020年 11月1 3日星 期五12 时2分4 9秒Fri day, November 13, 2020
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幸福是棵树，安全是沃土。20.11.13 2020 年11月 13日星 期五1 2时2分 49秒2 0.11.1 3
谢谢大家！
6.3.1 物体的位置检测
（2）软管的组装II
机器人的环境识别
6.3 3维图象的处理
6.4.1 双目视觉
机器人的环境识别
6.3 3维图象的处理
6.4.2 时空图象
机器人的环境识别
6.3 3维图象的处理
6.4.2 时空图象
机器人的环境识别
6.3 3维图象的处理
6.4.2 时空图象
x x2 x1
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今日的质量，明日的市场。2020年1 1月13 日下午 12时2 分20.1 1.132 0.11.1 3
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树立自我信心，把握各工段流程；消 灭疵点 起因， 管理操 作是关 键。20 20年1 1月13 日星期 五下午 12时2 分49秒 12:02 :4920. 11.13
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安全是增产的细胞，隐患是事故的胚 胎。20 20年1 1月下 午12时 2分20. 11.13 12:02 Nove mber 13, 2020
6.2 基本的图象处理方法
6.2.5 模板匹配
max | f t |, | f t |, ( f t)2
A
A
A
( f t)2 f (i k, j l)2 t(k,l)2 2 f (i k, j l)t(k,l)
M i, j f (i k, j l)t(k,l) f (i k, j l)2
tan 1 yf (i, j)
xf (i, j)
xf (i, j)2 yf (i, j)2
机器人的环境识别
6.2 基本的图象处 理方法
6.2.3 边缘像素提取和细 线化与直线近似
机器人的环境识别
6.2 基本的图象处理方法
6.2.4 Hough变换
x cos y sin
机器人的环境识别
g( X ) w1x1 w2 x2 wn xn wn1
X2 X1
X2 X1
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.1 利用识别函数的形状识别
①物体特征参量 x1, x2 , xn，排成向量
②这些向量分布到n维空间；同类将积聚 ③构造识别函数g(X)
g( X ) w1x1 w2 x2 wn xn wn1
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
6.3.1 物体的位置检测
（1）软管的组装I
1.假定孔是暗的，周边是亮的
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
6.3.1 物体的位置检测
（2）软管的组装II
2.孔的中心可以看到对面 内壁
Xc
xc
A1
A2 w
,
Yc
yc
A3
A4 w
机器人的环境识别
6.3 2维图象的处理
二值化处理的关键就是阀值的选择。目前比较成熟的应 用汽车牌照的识别，乐谱的识别（音乐机器人），文字的 识别（扫描仪）等
机器人的环境识别
6.2 基本的图象处理方法
6.2.2 微分处理
由于投影亮度影响，不能进行二值化。 在边缘/棱线处亮度突变——边缘检测
xf (i, j) f (i, j) f (i, j 1) yf (i, j) f (i, j) f (i 1, j)
第六章-机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理 6.2 基本的图象处理方法 6.3 2维图象的处理 6.4 3维图象的处理
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.1 利用识别函数的形状识别
①物体特征参量 x1, x2 , xn ，排成向量
②这些向量分布到n维空间；同类将积聚 ③构造识别函数g(X)
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.2 按轮廓特征识别形状
从重心到边界画轮廓曲线
机器人的环境识别
6.1 触觉信息的处理
6.1.2 按轮廓特征识别形状
从重心到边本的图象处理方法
6.2.1 二值化处理
按某一阈值二值化。
二值化处理就是把图像中物体和背景用两个取值状态 区分出来的处理办法。这通常对物体和对象反差比较明显 （像素差别比较大）的情况下进行处理，文字识别，符号 识别，轮廓识别等。
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严禁隐瞒、虚报生产安全事故。20.1 1.132 0.11.1 3Frida y, November 13, 2020
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推行ISO9000不走样，企业生存发展 有希望 。12: 02:49 12:02: 4912: 0211/ 13/20 20 12:02:49 PM