桌面级群控机器人CoCube探索-2022-

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2022 ROS暑期学校

CoCube群控机器人探索

活动海报

活动内容

CoCube群控机器人探索，包括单机基础功能实现，单机运动控制，视觉定位，集群算法实现等。

1. CoCube与Micro_ROS介绍
2. 开发环境配置
3. SDK说明和使用
4. ROS1和ROS2接口
5. 案例实践

参与者要求

1. 热爱机器人、ROS与AI，有一定的嵌入式开发基础
2. 装有Ubuntu和ROS的电脑、安卓手机

用蜂拥而至的智能人口来拯救一些受灾地区，或者维护一个带有移动、自我操作货架的仓库怎么样？确实是个好主意。好吧，这完全是关于 Swarm Robotics 的一个看似新的概念。每个人，无论是积极的青春期还是消极的成熟期，都一定注意到蚂蚁或类似昆虫的运动。它相互之间非常协调和一致。他们通过密切关注彼此的动作来共同完成任务。昆虫的这种协调运动被称为“群”，当这种运动由一组机器人执行时，从技术上讲，它被称为“群机器人”，灵感来自蚂蚁群和蜜蜂群。简而言之，Swarm Robotics 是一个多机器人系统，由大量简单的物理自主机器人组成。

与任何其他机器人一样，群体机器人有两个主要器官；硬件和软件。软件是系统的大脑。它为机器人的功能提供了一个模拟环境。本质上，它是系统的大脑。硬件执行，软件模拟的方向。当许多这样的可相互通信的机器人一起工作时，蜂群行动就会发挥作用。

群体智能简介；群众的智慧
群体智能是一个系统或一组系统的属性，其中该组的成员以分散的方式在本地相互交互并与环境交互，从而通过自组织实现预期目标。自组织是指通过系统的低级、简单但自主的组件之间的局部级交互而出现的全局、复杂模式。群体智能在机器人技术中的应用已经构想了群体机器人技术的概念。对昆虫等生物物种的自组织研究是群体机器人技术的最大灵感来源。一些传说中的例子是蚁群、鸟群、觅食、鱼群等。让我们好好看看其中一个找到症结所在。
 
蚁群觅食：蚂蚁是没有眼睛或耳朵的社会性昆虫。蚂蚁通过触觉和嗅觉进行交流。它用触角嗅探，以确定入侵者是朋友还是敌人。他们通常成群结队地离开巢穴觅食。在他们每天离开巢穴之前，觅食者通常会等待清晨的巡逻者回来。当巡逻者返回并进入他们的巢穴时，他们很快就会与觅食者接触他们的触角。以这个信号为契机，觅食者开始觅食。但不是只有一个联系人可以完成这项工作，觅食者需要多次接触，间隔不超过十秒才能熄灭。觅食者使用与巡逻者相遇的频率来判断外出是否安全。所以，这就是群体智能的工作原理，每只蚂蚁都使用本地信息独立工作，无需任何集中控制。即使一两个成员不小心退出了小组，小组的动态仍然保持不变，并且继续下去。
 
不仅如此，你有没有想过蚁群是如何入侵你倾倒糖果的地方的？这是因为个体蚂蚁会产生一种叫做信息素的化学物质，它会吸引其他蚂蚁。

这给我们带来了群体智能的一些特殊特征：

· 去中心化：去中心化意味着团队没有中央控制或领导。机器人的去中心化使得机器人群中的单个机器人具有自主性。它将机器人系统的复杂性降低为更简单、小型化的机器人。去中心化的优点包括简单性、模块化、负载变化以及合作和协调能力。

· 自组织：自组织为群体机器人技术提供了紧急智能的概念。那就是解决方案的路径是出现的而不是预定义的。涌现行为是系统的行为，它不是其任何组件的属性，而是由于系统组件之间的相互作用而出现的。自组织基于反馈或错误，为群体提供灵活性和鲁棒性，因为
o 正反馈（放大）
o 负反馈（用于平衡）
o 波动放大（随机游走、错误）
 
· 并行分布：系统中任务的并行分布有助于增强其功能能力。不是一个高度智能的机器人，而是多个低智能机器人的功能互补，吸引了很多研究人员。

应用和有希望的未来
机器人专家说，成群结队的机器人可能比单独的、独立的机器人更具适应性和智能。群体机器人技术在众多领域有许多应用。群机器人可以部署在空间分散的区域，例如湖泊的环境监测。群机器人系统的分布式传感能力可以为立即检测危险事件提供监视，例如化学品的意外泄漏。以下是对一些特色 swarmbots 的简要介绍：
 
o Swarmanoid- Swarmanoid 是一个异构的群机器人系统，能够在全 3 维环境中运行。 Swarmanoid 由三种类型的异构、动态连接的自主机器人组成；眼部机器人、足部机器人和手部机器人。 Eye-bots 专门用于从高处感知和分析环境，以提供对其他环境的概览。手部机器人专门在脚部机器人（地面）覆盖的区域和眼部机器人覆盖的区域之间的空间区域中移动和行动。足部机器人专门用于在崎岖地形上移动并运输物体或其他机器人。

o Alice 微型机器人群——Alice 是 Gilles Caprari 在自治系统实验室开发的群机器人。这些立方体机器人组成了一支由 90 个机器人组成的庞大军队。它的模拟是在 WeBots 模拟器中完成的。 Alice 有一个基于红外线的接近传感器来检测障碍物，它也有红外线遥控器来手动控制它们。其他复杂性已添加到该群系统中，例如线性相机、Grip 模块等，以提高其功能。

o Kiva Systems——一个鼓舞人心的群体机器人类比
Kiva Systems 是一家使用移动机器人实现仓库自动化的公司。它通过使库存物品靠近仓库工人而不是相反来完成订单。计算机集群跟踪地板上的所有机器人和机架，资源分配算法有效地协调它们的运动。该系统帮助 Kiva 以更快的速度完成订单。这是一种创新，实际上是仓储配送系统的一场革命。使用移动机器人进行库存管理的想法是由麻省理工学院和哈佛大学的毕业生 Mick Mountz 提出的。
Kiva 的仓库地板在距离为 1 米的网格中铺设了二维条码。机器人通过将摄像头对准地板来导航仓库。机器人将编码信息无线中继到一个计算机集群，该集群既是调度员又是交通控制器。

好吧，拥有如此多已证明的优势以及更多的优势，群体机器人技术为我们提供了一个非常有前途的未来。有一天，一群机器人可能正在探索太空或在地球上从事危险的工作。研究人员说，使用群体机器人，设计简单的机器人并让它们自行组织起来会容易得多。
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