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1、课程介绍传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程通过本课程的学习，学会使用树莓派+Linux+Python进行多传感器、多自由度的人型机器人的开发。这里传感器主要分为机器人的五官：眼、耳、鼻、舌、皮肤；也可以根据传感器的输出，大致分为三大类：数字量、模拟量及智能传感器。学习机器人专用操作系统ROS，并最后了解信息融合算法的重要性。前 言多种前沿热门科目机器视觉机器视觉RoboticsRobotics目 录CATALOG030102传感器Sensors信息传递处理Message Passing and handing信息融合Information Blending04主控模块Main Contr
2、oller 第一部分传感器连接PART 0101机器人相关的传感器内部传感器MPU6050陀螺仪模块通过串口连接陀螺仪模块，并获取数值。触觉-接触觉电容式触摸传感器连接硬件，并通过Python编程，获取其按钮状态。触觉-接近觉超声波测距模块使用HC-SR04超声波测距模块进行测距，并检验数值的准确度。嗅觉使用MQ-2型烟雾传感器，并获取打火机漏气信息。触觉-温湿度觉使用DHT11温湿度传感器模块获取当前温度湿度。触觉-压力传感器使用ADC对FSR402压力传感器进行采样。听觉使用麦克风，进行语音、语义识别。视觉使用网络摄像头、双目、激光雷达等获取机器人周围的环境信息。听觉-麦克风传感器连接并配
3、置声卡1234麦克风增益模块获取、播放麦克风信号语音识别、语义识别等视觉-网络摄像头连接并配置网络摄像头1234在OpenCV里获取彩色图像在ROS环境传递图像信号人脸检测及识别其他辅助技术TTS，文本转语音模块1234ADC，模拟转数字模块百度智能识别服务激光雷达，获取环境的三维信息传感器总结开关信号树莓派GPIO模拟信号ADC树莓派GPIO中的串口、I2C口智能传感器树莓派USB海量数据（麦克风、摄像头）第二部分主控模块介绍PART 0202树莓派正面树莓派背面树莓派作用 第三部分信息的传递及处理PART 0303ROS的消息引擎NodeNodeNodeNodeNodeNodeTopic消
4、息消息PublishPublishSubscribeSubscribe消息消息Service丰富的生态环境仿真（moveit!、Rviz、Gazebo）可视化Debugging有相当数量的传感器驱动，强大的开源库支持1234工具箱开源社区，论坛众多5 第四部分信息融合PART 0404信息融合算法谢谢观看智能机器人的软件传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程主讲教师：张春晓主讲教师：张春晓 卡片电脑“树莓派”使用TF卡作为其硬盘，操作系统安装到TF卡。通过本课的学习，学习不同版本Raspbian系统的特点；学会如何准备系统、将其烧录到TF卡内。另一方面，学会登录树莓派的字符界面以及图像界面。
5、前 言目 录CATALOG030102操作系统OS系统的烧写Write to CF Card登录Login 第一部分树莓派的操作系统PART 0101DesktopGNOME GUIGNOME是一套纯粹自由的计算机软件，运行在操作系统上，提供图形桌面环境。各种常用的软件已经安装上了常用的软件，如编程、浏览器、视频播放器、音频播放器等需要较大容量的TF卡系统需要1G至3G的硬盘开销。需要较大的内存因为需要加载图形界面，需要更大的内存开销。需要更强大的ARM主频、核数带来更直观、方便的操作由于GUI+强大的字符界面的结合，让编程开发变得更加方便。Lite硬盘开销小更好的学习平台硬件开销小易于制作嵌
6、入式系统字符界面只需要小于500M，就能够按照操作系统了。由于不需要图形界面，可以选择较低版本的树莓派。由于对硬件需求减小，更方便嵌入到控制系统中，提高了电池续航能力。很多成熟的字符界面下的工具都是程序员的利器，有利于锻炼到Linux下的硬功夫。1234 第二部分系统的烧写PART 0202系统的烧写硬件的准备TF卡读卡器、TF卡。1234软件的准备TF卡格式化软件、烧录软件Etcher。下载树莓派镜像https:/www.raspberrypi.org/software/operating-systems/。将镜像烧录到TF里特别推荐：在Linux字符界面下对系统进行备份及烧录。硬件准备软件
7、准备树莓派镜像下载https:/www.raspberrypi.org/software/operating-systems/备份与烧录将TF卡的内容备份到硬盘一个文件中，例如iso或者bz2带压缩的脚本命令：dd if=/dev/sda1|bzip2 rpi.img.bz2不带压缩的脚本命令：dd if=/dev/sda1 of=rpi.img bs=4M显示备份的进度while sudo killall-USR1 dd;do sleep 1;done1234备份对于树莓派镜像，压缩版本比不压缩版本要省一半的硬盘空间4备份与烧录将硬盘里的操作系统镜像文件复制到CF卡里带压缩的脚本命令：bzi
8、p2-dc rpi.img.bz2|dd of=/dev/sda1不带压缩的脚本命令：dd if=/home/pi/rpi.img of=/dev/sda1123烧录 第三部分登录树莓派PART 0303登录树莓派putty远程桌面Windows10的ssh命令点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容。点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余的文字修饰，言简意赅的说明分项内容putty远程桌面Win10下ssh命令谢谢观看陀螺仪及陀螺仪及3D3D仿真仿真传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程主讲教师：张春晓主讲教师：张春晓 现代化的通信设
9、备、智能产品、机器人、无人机等，总可见到陀螺仪的身影。陀螺仪可以实时获取物体的姿态，通过姿态可以计算出物体的偏转角，从而得到此物体的动作信息，用于智能控制。前 言目 录CONTENTS030102陀螺仪Introduction to Gyroscope连接Connection简单测试Quick testing04三维姿态Pose in 3D 第一部分陀螺仪简介PART 0101六轴陀螺仪模块 第二部分串口连接PART 0202树莓派通过串口连接陀螺仪RXTX 第三部分数据获取的测试PART 0303在字符界面获取数据通过串口将陀螺仪的数据导入.txt文件中：minicom-H-D/dev/tt
10、yUSB0-C MPU6050.txtcat./MPU6050.txt改变设备的权限：sudo chmod 777/dev/ttyUSB0设置串口的参数：sudo minicom-s-D/dev/ttyUSB0 第四部分Rviz里显示3D姿态PART 0404在rviz里观察姿态谢谢观看模数转换器简介及应用模数转换器简介及应用传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程主讲教师：张春晓主讲教师：张春晓传感器输出一般可以分为三种类型：开关量、模拟量及数字量。本教程是针对模拟量输出类型的传感器，将模拟量归并到数字量输出，采用类似单片机接收此数字量并进行处理。前 言目 录CONTENTS030102AD
11、C简介Introduction to ADC连接及地址Connection&Address相关操作库Relative lIbrary04测试Quick testing 第一部分16b ADC模块介绍PART 010116b ADC模块2V5.5V地I2C4个独立输入通道16位delta-sigmaADC芯片 第二部分与树莓派连接及地址设置PART 0202ADC与树莓派连接5V5V3.3V3.3V 第三部分Adafruit_ADS1x15介绍PART 0303Adafruit_ADS1x15Python LibraryTI ADS1x15的Python库：用于操作12、16位的差分、单端的AD
12、C及比较器。12、16位的ADC12位：ADS101516位：ADS1115基于I2C接口开源基于BSD License方便使用提供方便的函数接口，经过简单的设置即可以获取采样数据。兼容嵌入式ARM方便嵌入式设计（如树莓派）中使用模拟-数字转换功能。第四部分快速测试PART 0404ADC的快速测试谢谢观看嗅觉传感器嗅觉传感器传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程主讲教师：张春晓主讲教师：张春晓本章先介绍了人类鼻子对气味产生相应感觉为仿生基础，对电子鼻工作原理作了简单介绍：电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成。然后介绍单个气敏传感器的原理及应用。前 言气体传感器MQ-2
13、MQ-2工作原理半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的成分或浓度。实验结果检验谢谢观看麦克风传感器麦克风传感器传感器技术与应用传感器技术与应用课程课程主讲教师：张春晓主讲教师：张春晓本章将主要讨论通过麦克风对空气中的振动获取音频信号，再通过语音智能算法来模拟人的耳朵获取外界的信息。然后对语音信号进行语音识别、语义识别等，让机器人能够与人正常互动。最后对麦克风模块做一点优化，提高信噪比。前 言麦克风工作原理分类电磁场变化电容变化电磁场变化智能机器人听-说相关硬件结构给树莓派增添声音采集功能模数转换器ADC原理奈奎斯特采样定理R-2R型DAC原理谢谢观看