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有了SolidEdge®CAD软件，凡机器人能够实现其设计是在课堂上进行机器学习任务智能，物理具体机器人教师的视野。
在许多方面，ABII就像一个课堂助理。她提供了她的学生一步一步的数学和阅读说明书并能适应他们的个人学习习惯。当一个学生不重视和喜欢交易来正确答案击掌她知道。但是在其他方面，ABII是不同的。她身高只有十五英寸高，已经眼花缭乱，对眼睛的紫色灯光和挤满了五颜六色的电线。ABII是一个智能机器人导师，和她已经彻底改变在幼儿园学习的孩子五年级（K-5）。
从儿童机器人互动和教育干预的大学研究之内，Abii是启动范机器人的大学。这支多学科团队，由计算机科学家，机器人和认证的教育工作者组成，在社会机器人和人工智能（AI）领域打破了新的地面。自2016年成立以来，该公司专注于开发智能机器人导师，以改善具有认知，学习和发展困难的K-5儿童的学习过程。它的旗舰Abii Robot以有趣的社交互动而个性化数学和阅读课程，从拳头颠簸到舞蹈派对。能够使用任何支持WiFi的设备，她还根据复杂的机器学习（ML）技术与每个学生相互作用。
除了ABII，范机器人在发展第二机器人教师 - MARii，音乐助手机器人，教老年人轻度认知功能障碍如何弹钢琴。配有传感器，以检测其用户的压力和挫折，MARii用音乐来改善成年人的认知和情绪健康。由美国国立卫生研究院（NIH）资助的临床试验组在今年夏天开始为MARii。
超越屏幕
如今，全球数千名儿童使用ABii，其中包括美国、英国、德国、阿联酋和卡塔尔的30多个州。结果如下:2018年，Van Robotics在堪萨斯州、阿拉巴马州、纽约和德克萨斯州的学校中进行了一项功效研究，报告称，67%的数学测试成绩低于精通水平的学生在接受了两到三次ABii课程后，平均提高了34%。“孩子们自然想和机器人接触，”Van Robotics公司首席执行官劳拉·博坎福索博士说。“对于ABii，我们希望确保我们设计和制造的机器人能够与它们很好地合作。”
这种接触归功于Boccanfuso的理念使机器人的软件的物理实施方案，带来更多的价值比传统的基于屏幕的工具，学习的过程。出于这个原因 - 后第一个素描她的想法ABII在一张餐巾纸上 - 她花了很多时间思考微调机器人的设计。“我们的目标是在超越基于屏幕的界面的方式从事儿童，” Boccanfuso说。“我们认识到，ABII是工程，物理具体机器人，可以在那些无法实现的基于屏幕的应用程序模型的方式为学生的情况。”
自那个初始的餐巾纸素描以来，Boccanfuso很重要，以便正确地获得Abii的身体形式。ABII先进的机电包，ABII在儿童机器人交互中融入了多年的研究。当放置在桌子上时，机器人在15英寸高的情况下，机器人与儿童接触。她的每只手臂有两度自由，以及两个人的头，总计六个。她的故意比玩具更大 - 但她害怕学生的不是太大。她也足以表达使用肢体语言的情绪，儿童已经熟悉 - 但不是太像她所脱掉的人。
“我们知道Abii需要有一个大的眼睛，看起来很愉快 - 像一个熟悉的卡通人物，孩子会喜欢看，”博卡福说。“我们还故意为喜欢触摸，移动，握住，拥抱和携带物体的学生设计她。她的手臂和腿上有太多的自由可以让她容易受到损害。“
使用机器学习来检测性能和注意事项
除了她的儿童友好的美学，ABii整合了复杂的软件，利用ML模型，如贝叶斯网络和预测分析，以个性化的互动与学生，并以一种优化他们的学习过程的方式调整课程的节奏。让ABii真正具有开创性的是，这些ML模型一直在使用数千名已经使用她的学生的行为数据进行训练。Boccanfuso说:“多亏了这些数据，我们可以更好地理解影响学生表现的使用模式，ABii可以随时对这些模式做出反应。”
这种训练ABii ML模型的独特能力也使机器人能够对学生的注意力水平做出反应。例如，结合wifi设备和机器人本身的视觉系统，ABii可以“了解”学生的注意力。Boccanfuso说:“面部定位和凝视可以告诉我们很多孩子在课堂上可能错过的东西。”“ABii利用这些数据来重复学生可能遗漏的内容，以填补知识空白。”
这两个级别在一起 - 性能和注意力 - 使Abii能够在每个课程上速度，并将学生实时提供适当的响应。例如，如果学生连续错过几个问题，Abii就会知道申请额外的积极加强。如果学生缺乏关注，Abii就知道按名称致电学生。如果琐事是慢性的，那么她也可能通过大脑突破，呼吸或为较小的孩子来引导学生“摇摆不定”。
用坚实的边缘实现关键的设计哲学
凭借她风趣、活泼的个性，ABii目前在世界各地的课堂上掀起了一阵波澜，培养了对核心技能的掌握和自信。Boccanfuso知道，为了继续设计和开发物理上包含复杂软件并执行日益复杂的ML任务的机器人，她必须切换到正确的CAD软件——支持复杂物理设计的软件。这些工具将是她的哲学的关键，因为Van Robotics团队向前推进MARii -和超越。
这就是为什么范机器人选择转移到使用坚固的边缘CAD软件的机器人设计。提供一套先进的，紧密集成的工具，Solid Edge的包括机械和电气设计，仿真和数据管理，仅举几例。对于Boccanfuso和她的团队的最佳选择，该软件使设计工程师所特有的机器人很容易地址的设计挑战，同时还能降低成本和节省宝贵的设计和开发时间的过程。
例如，Boccanfuso有接近ABII机电设计儿童友好方面，机器人必须通过对ASTM国际认证的儿童安全要求的一个长长的清单。“ABII不能有任何缝隙她的部分之间，她不得不通过六英尺跌落测试两次，” Boccanfuso解释。“而在ABII的物理设计方面，我们必须确保她可以经受住由学生操作的安全，仍然有稳健性随着时间的推移”。解决这一问题，Solid Edge的使用户链接和跟踪在设计和制造工艺关键设计要求。这也使得这些要求很容易接触到所有利益相关者，以确保最终产品符合客户的期望，并符合重要的行业法规。
Vans Robotics的另一个设计挑战是在调整身体或头部时保持ABii的活动范围。“一旦你开始重新设计身体，你就可能侵犯机器人的活动范围，特别是手臂，”Boccanfuso说。“任何微小的调整都可能产生干扰，但有了Solid Edge，我们现在可以实时检查所有内容，从而节省材料和生产成本。”
同样，在设计机器人头大 - 这是与孩子友好ABII的情况下 - 可以创建扭矩在颈部的问题。使用Solid Edge，工程师可以轻松地重复解决这些和其他的设计挑战。例如，它可以让用户快速直观地创建和管理大型组件，它提供了所有的管子，管材，线材，板材和其它组分的确切表示。该软件聚集一切都在为更精确的设计和分析，使用户在数字模型：
- 检测和修复冲突和干扰问题
- 在3D模型周围路线线和线束
- 将电子元件整合到机械设计中
- 执行运动，应力，振动，热量和屈曲模拟
- 生成真实规模的数字原型与增强现实能力
- 创建有限元网格并使用有限元分析（FEA）工具定义边界条件
展望未来
凭证对实心的用户友好的性质，范机器人能够在几周内在几周内创建新的Marii机器人的CAD模型。“坚固的边缘非常直观，”博克福斯说。“我们认为它会让我们全家迈出我们的设计师迅速使用该软件。但他们不仅仅是使用它，他们已经创造了模型 - 所有这些都在几周内。将其与Abii的早期工作设计进行比较，这使我们六到八个月才能创造。“
设计小组的下一个步骤，因为它的发展和微调MARii将是3D打印的首款车型今年晚些时候 - 一个过程，Boccanfuso有信心将是快速，无痛由于Solid Edge的。该软件的功能强大的设计工具，其生成设计和拓扑优化功能一起，借给自己以及创造的光，复杂和高度定制形状的三维打印。Boccanfuso也相信它的反复设计，运动学分析和增强现实功能会派上用场，因为范机器人技术的不断设计，改进和开发新的机器人。
“我们主要是一家软件公司，但我们生产使用AI尽可能适应教育的物理机器人，”她说。“我们推动未来，实心的边缘对我们来说至关重要。”
要了解有关Solid Edge的更多信息，请访问：https://www.siemens.com/robotics-design。
由Siemens的Solid Edge赞助
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