第9周：进阶项目 - 物体抓取

教案

教学目标

• 综合运用视觉处理与运动控制
• 实现机械臂的物体抓取功能
• 提升项目设计与调试能力

教学时间

总时长：2小时

• 理论讲解：30分钟
• 实践操作：80分钟
• 总结与答疑：10分钟

教学内容

1. 理论部分（30分钟）
   • 项目概述（10分钟）
   • 需求分析与设计（10分钟）
   • LeRobot抓取实现（10分钟）
2. 实践部分（80分钟）
   • 任务1：视觉定位物体（30分钟）
   • 任务2：机械臂移动与抓取（30分钟）
   • 任务3：测试与优化（20分钟）
3. 总结与答疑（10分钟）

教学方法

PPT展示+抓取演示+分组合作

评估方式

• 检查任务1中物体坐标是否正确输出
• 验证任务2中机械臂是否成功抓取
• 观察任务3中优化效果
• 提问：视觉定位在抓取中的作用是什么？

所需材料

• 电脑（每组1台）
• 机器人硬件（配备摄像头和机械臂）
• PPT课件
• Python与LeRobot环境
• 抓取目标（红色小物体，如积木）

教材内容

第9章：进阶项目 - 物体抓取

9.1 项目概述

目标：通过视觉引导机械臂抓取指定物体。

9.2 需求分析

输入：摄像头检测物体位置；输出：机械臂移动并抓取。

流程：

1. 用摄像头定位物体坐标
2. 计算机械臂移动路径
3. 执行抓取动作

9.3 LeRobot抓取实现

API：

• detect_object(color)：返回物体坐标
• move_to(x, y, z)：移动到指定位置
• grasp()：执行抓取

import lerobot
robot = lerobot.connect("arm")
pos = robot.detect_object("red")
robot.move_to(pos[0], pos[1], pos[2])
robot.grasp()

9.4 实践任务

任务1：视觉定位物体

import lerobot
robot = lerobot.connect("arm")
pos = robot.detect_object("red")
if pos:
    print("物体坐标:", pos)
else:
    print("未检测到物体")

任务2：机械臂移动与抓取

import lerobot
robot = lerobot.connect("arm")
pos = robot.detect_object("red")
if pos:
    robot.move_to(pos[0], pos[1], pos[2])
    robot.grasp()
    print("抓取成功")

任务3：测试与优化

robot.move_to(pos[0], pos[1], pos[2] + 0.05)  # 抬高5厘米
robot.grasp()
robot.move_to(0, 0, 0.1)  # 放下位置
robot.release()

9.5 小结

物体抓取结合视觉与运动控制，调试是成功关键。

课后练习

1. 修改代码，抓取蓝色物体。
2. 添加放下动作，形成抓取-放下循环。

课件PPT内容

幻灯片1：封面

• 标题：进阶项目 - 物体抓取
• 副标题：第9周课程
• 图片：机械臂抓取插图

幻灯片2：学习目标

• 综合视觉与运动控制
• 实现机械臂抓取
• 提升项目调试能力

幻灯片3-6：理论讲解

• 项目概述：视觉引导抓取+图片
• 需求分析：定位+路径+流程图
• LeRobot实现：API+抓取动画
• 演示：机械臂抓取视频（30秒）

幻灯片7-9：实践任务

• 任务1：视觉定位+坐标图
• 任务2：移动抓取+动作动画
• 任务3：优化+效果图

幻灯片10：总结

• 视觉与运动结合实现抓取
• 调试是项目成功关键
• 下一节预告：优化与调试

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