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申请/专利权人：成都工业职业技术学院

摘要：本发明公开了一种教学机器人及其教学实现方法，属于教学机器人技术领域，主要解决现有教学机器人功能单一的问题。所述教学机器人包括机器人主体，设置机器人主体上的抓取机械手，配合抓取机械手的虚拟仿真模拟平台，以及教学评估系统。所述虚拟仿真模拟平台包括基础知识模块、仿真环境搭建模块、算法选取模块和抓取试验模块。本发明的教学机器人采用可自主选取实现抓取机械手训练控制的深度学习算法来实现抓取机械手的仿真抓取模拟，紧贴智能机器人技术人才培养需求，结合多学科交叉融合的基础知识、先进的机器人技术、前沿的人工智能应用以及高度创新的实验教学过程，提供了一种高度综合、创新性的开放式实验教学机器人。

主权项：1.一种教学机器人，包括机器人主体，其特征在于，还包括设置于机器人主体上基于图像分析处理的抓取机械手，配合抓取机械手的虚拟仿真模拟平台，以及反馈虚拟仿真模拟平台抓取模拟实验结果的教学评估系统；所述虚拟仿真模拟平台包括：基础知识模块，用于展示机器人抓取基础知识和图像分析处理基础知识；仿真环境搭建模块，用于搭建机器人抓取的仿真模拟环境；算法选取模块，用于选取实现抓取机械手训练控制的深度学习算法；抓取试验模块，在仿真模拟环境中采用选取算法进行数据训练完成抓取机械手的仿真抓取模拟；所述教学评估系统包括：基础知识考核模块：用于考核操作者的基础知识成绩；实验操作考核模块：用于考核操作者的试验操作成绩；报告推送模块：用于推送操作者的学习成果报告；所述仿真环境搭建模块中包括抓取位姿仿真和抓取机械手动作仿真；所述抓取位姿仿真搭建方法如下：SA1，构建待抓取物体三维模型，并将三维模型转换为二维图片；SA2，设定固定抓取模型：；结合抓取试验模块输出抓取位姿仿真估计；其中，表示待抓取物体转换成二维图片后的像素中心点，为抓取角度，为抓取宽度；其中，抓取角度和抓取宽度由抓取试验模块通过算法选取模块选择的算法训练得出；待抓取物体的像素中心点通过训练得出的抓取宽度求取；即： 其中，和分别为抓取宽度的两个端点坐标；所述抓取机械手动作仿真搭建方法如下：SB1，根据位姿仿真估计中的抓取角度，求解抓取机械手旋转抓取角度；求解公式如下： ；SB2，设定抓取机械手动作模型：；其中，为抓取机械手在空间坐标系中最终到的点位，即为抓取机械手旋转抓取角度，是抓取机械手执行抓取的开合宽度，为抓取置信度；所述深度学习算法包括深度神经网络算法、卷积神经网络算法、残差网络算法和长短时记忆网络算法；所述抓取试验模块的控制输出方法如下：SC1：选定数据训练的深度学习算法；SC2，结合所选深度学习算法对选定的抓取角度历史数据集应用连续概率分布的加权贝塔分布方法，预测输出抓取位姿仿真中的抓取角度；即： 式中，、分别表示第k次计算后的加权参数和均值，b表示贝塔分布常数；SC3，结合所选深度学习算法对选定的抓取宽度历史数据集进行模型训练，预测输出抓取位姿仿真中的抓取宽度；即： 式中，、、分别表示输入宽度数据与特征数据、输入宽度数据与隐藏状态和输入宽度数据与训练状态之间的权重系数；表示激活函数；表示当前状态，表示隐藏状态，表示训练状态，表示输入宽度数据偏置项。

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百度查询： 成都工业职业技术学院 一种教学机器人及其教学实现方法