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ZL-01F型人工智能开发平台

本设备基于多维度人工智能学习实践平台,置身职业院校(中职、高职)学生角度,从基础单独的 GPIO 扩展开始学习过渡到传感器实验项目,如单个PWM舵机控制、LED控制、蜂鸣器控制、光电传感器等全系列传感器控制,再进入OpenCV、机器人运动学、ROS机器人系统、AI视觉、AI 语音交互、激光雷达建图等学习,最后进行多传感器系统工作的功能场景实现,如颜色识别、颜色分拣、目标追踪、智能码垛等多种Al视觉识别功能,语音唤醒、语音控制等多种AI交互功能等,基于综合真实场景,真实项目的工作过程,重点考察学生运用人工智能手段,对于AI视觉、机器人运动学、地图构建、语音交互、图像识别、智能控制和监测的应用能力,作为选拔高素质技术技能型人才的依据。实现人工智能平滑过渡学习,从而学会人工智能开发。
该平台是对中职、高职学生人工智能与开发知识和应用能力的综合检验,在一定程度上促进了中职、高职院校相关专业及课程建设,促进学生综合应用能力和职业素质的同步提高,进一步提升职业院校毕业生的就业竞争力。

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功能特点

1)AI核心

基于树莓派强大的Al计算能力,系统内核是一个小巧却功能强大的计算机,它可以让你并行运行多个神经网络、对象检测、分割和语音处理等应用程序, 系统搭载高性能Cortex-A72 64位四核处理器,2路micro-HDMI端口支持分辨率高达4K的双显示屏,高达4Kp60的硬件视频解码,高达8 GB的RAM,双频2.4/5.0 GHz无线局域网,蓝牙5.0,千兆以太网,USB 3.0和PoE功能,带来足够的Al计算能力,并支持一系列流行的Al框架和算法,比如TensorFlow、Pytorch、caffe/caffe2、Keras、MXNET等。

2)系统框架与AI框架

系统预装Raspbian操作系统,所有环境代码库文件均已安装,开机即用。Raspbian在云计算领域效率极高,特别适用于机器学习这样的存储密集型和计算密集型任务。提供详细的python开源范例程序,

Python具有 简单、易学、免费、开源、可移植、可扩展、可嵌入、面向对象等优点,它的面向对象甚至比Java和C#更彻底;多种AI框架:OpenCV计算机视觉库,TensorFlow AI框架,Pytorch AI框架等。

3)基础GPIO与传感器实验基础实验模块

人工智能技术应用与开发平台基础GPIO与传感器实验模块,包括:LED实验、继电器实验、轻触开关按键实验、光敏传感器实验、火焰报警实验、触摸开关实验、直流电机风扇模块实验、高精度ADC采集实验等全系列传感器。

4)AI视觉实验模块

OpenCV( Open Source Capture Vision) 是一个免费的计算机视觉库, 可通过处理图像和视频来完成各种任务,比如显示摄像头输入的信号以及让机器人识别现实生活中的物体。AI 视觉模块以OpenCV为图像处理库,搭载高清120°广角摄像头,拥有第一视觉,可实现颜色识别、形状识别、基于Pytorch的手势识别、AI人工智能脸部特征识别等功能。

5)AI语音交互实验模块

AI语音交互实验模块涉及语音识别和语音合成模块。语音识别该模块使用方便,学生无需深入了解语音识别原理,通过IIC通信,即可识别语音,输出结果,可直接用于多种人机交互场景的开发实验中。语音合成模块是一款可实现中文、英文合成,并集成语音编码、解码功能,可实现音量调节、智能语速、语调调节等功能,模拟真人发音效果,可助力开发者实现顺畅自然的智能语音交互体验。结合音识别模块和语音合成模块,实现智能语音交互实验、语音唤醒实验、语音控制、语音识别播报等。

6)机器人运动学

机器人运动学分为正向运动学和逆向运动学,正向运动学即给定机械臂各关节角度,计算机器人末端位置;逆向运动学即已知机器人末端的位置,计算机械臂对应位置的全部关节角度。本实验以6自由度机械臂为控制对象,使用逆运动学,根据设置的目标位置坐标,计算出关节角度; 再将关节角度换算成舵机脉宽,就可以实现机械臂末端移动到目标位置。实现单个PWM舵机控制、机械臂多轴联等功能。

7)ROS系统拓展模块

ROS机器人操作系统是工具、库和协议的集合,旨在简化机器人平台,构建复杂而强大的机器人,该解决方案以流行的机器人操作系统ROS为软件环境,以激光雷达为载体,可开设ROS应用软件开发、激光雷达传感器数据采集与融合、建图等内容相关的各种类型的实验。具体涉及ROS激光雷达Gmapping,Hector,Karto,Cartographer等建图算法,实现建图、激光雷达警卫等功能。(8) 场景、多传感器器综合实验模块

通过构建场景与(3)-(7)中AI视觉、AI语音、机器人运动学、ROS激光雷达、全系列传感模块等相结构,实现场景、多传感器器综合实验。例如,a)颜色分拣:通过对目标色块进行颜色识别和坐标定位,可以轻松控制机械臂实现颜色识别、抓取、分拣。b)智能码垛:通过对目标物品进行识别和定位,可以轻松实现色块码垛的功能。c)目标追踪:通过对目标色块进行视觉定位,利用机械臂的逆运动学算法,可以更好的对目标色块进行捕捉和追踪。