دورة عبر الإنترنت – التخصص المهني المعتمد في الروبوتات من جامعة بنسلفانيا

الروبوتات: الروبوتات الجوية

• الدورة 1 • 18 ساعة • 4.5 (3,070 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• كيف يمكننا إنشاء مركبات جوية صغيرة ومرنة يمكنها العمل بشكل مستقل في البيئات المزدحمة، سواء في الداخل أو في الخارج؟
• سوف تتعرف على آليات الطيران وتصميم الروبوتات الطائرة المربعة.
• ستقوم بتطوير نماذج ديناميكية واشتقاق المتغيرات وتجميع مخططي العمل في بيئات ثلاثية الأبعاد.
• سوف تتعرض لتحديات استخدام أجهزة الاستشعار المزعجة لتحديد الموقع والمناورة في البيئات ثلاثية الأبعاد المعقدة.
• في النهاية، سترى أمثلة واقعية للتطبيقات والتحديات المحتملة في صناعة الطائرات بدون طيار سريعة التطور.

المتطلبات الرياضية

• تتضمن توقعات الطلاب لهذه الدورة مقدمة للجبر الخطي، وحساب التفاضل والتكامل بمتغير واحد، والمعادلات التفاضلية.

متطلبات البرمجة

• من المستحسن أن يكون لديك خبرة في البرمجة مع MATLAB أو Octave (سنستخدم MATLAB في هذه الدورة).
• مطلوب جهاز كمبيوتر 64 بت.

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• فئة: تخطيط المرور
• الفئة: الروبوتات
• الفئة: طائرة بدون طيار
• الفئة: ماتلاب

الروبوتات: تخطيط الحركة الحسابية

• الدورة 2 • 11 ساعة • 4.3 (1,034 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• تشتمل الأنظمة الروبوتية عمومًا على ثلاثة مكونات: آلية يمكنها ممارسة القوى وعزم الدوران على البيئة، ونظام استشعار لاستشعار العالم، ونظام صنع القرار والتحكم في السلوك للروبوت.
• في هذه الدورة سوف ندرس مشكلة كيف يقرر الروبوت ما يجب القيام به لتحقيق أهدافه.
• تسمى هذه المشكلة أحيانًا بتخطيط الحركة ويتم صياغتها بطرق مختلفة لنمذجة المواقف المختلفة.
• سوف تتعلم العديد من الأساليب الشائعة لحل هذه المشكلة، بما في ذلك الأساليب القائمة على الرسم البياني والمصممين العشوائيين والحقول المحتملة الاصطناعية.
• سنتحدث خلال الدورة عن جوانب المشكلة التي تجعل التخطيط تحديًا.

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• التصنيف: برمجة بايثون
• الفئة: الروبوتات
• الفئة: راسبيري باي
• الفئة: ماتلاب

الروبوتات: التنقل

• الدورة 3 • 19 ساعة • 3.9 (603 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• كيف يمكن للروبوتات استخدام محركاتها وأجهزة الاستشعار الخاصة بها للتحرك في بيئة غير منظمة؟
• سوف تفهم كيفية تصميم جسم الروبوت وسلوكياته لمساعدة الأشكال المادية على ممارسة القوى البدنية التي تضمن التنقل الموثوق به في عالم معقد وديناميكي.
• سوف نقوم بتطوير نهج لتجميع الحالات الديناميكية البسيطة التي تعمل على أتمتة إنشاء برامج الاستشعار الحركية المعقدة جزئيًا.
• تشمل المواضيع المحددة التي سيتم تناولها ما يلي: التنقل في الحيوانات والروبوتات، وعلم الحركة وديناميكيات الآلات ذات الأرجل، ونمذجة السلوك الديناميكي باستخدام مناظر الطاقة.

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• الفئة: مرشح الجسيمات
• الفئة: التقييم
• الفئة: رسم الخرائط

الروبوتات: الاستشعار

• الدورة 4 • 33 ساعة • 4.3 (653 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• كيف يمكن للروبوتات أن تستشعر العالم وحركاتها حتى تتمكن من أداء مهام التنقل والتلاعب؟
• سنستكشف في هذه الوحدة كيفية تحويل الصور ومقاطع الفيديو التي تتلقاها الكاميرات المثبتة على الروبوتات إلى تمثيلات مثل الميزات والتدفق البصري.
• تسمح لنا هذه التمثيلات ثنائية الأبعاد باستخراج معلومات ثلاثية الأبعاد حول موضع الكاميرا واتجاه حركة الروبوت.
• ستفهم كيف أصبح إدراك الكائنات أسهل من خلال حساب المحاذاة ثلاثية الأبعاد للأشياء، كما يمكن التنقل من خلال قياس المسافة المرئية والتتبع القائم على الرموز.

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• الفئة: رؤية الكمبيوتر
• الفئة: التقييم
• الفئة: أخذ العينات العشوائية (RANSAC)
• الفئة: الهندسة

الروبوتات: التقييم والتعلم

• الدورة 5 • 15 ساعة • 4.3 (504 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• كيف يمكن للروبوتات تحديد حالتها وخصائص البيئة المحيطة بها بناءً على قياسات مستشعرات الضوضاء؟
• ستتعلم في هذه الوحدة كيفية جعل الروبوتات تدمج عدم اليقين في التقييم وتتعلم من عالم ديناميكي ومتغير.
• تشمل المواضيع المحددة التي سيتم تناولها النماذج التوليدية الاحتمالية، والتصفية الافتراضية لاكتشاف الموقع ورسم الخرائط.

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• فئة: تخطيط المرور
• التصنيف: التخطيط والأتمتة
• الفئة: الخوارزمية أ*
• الفئة: ماتلاب

الروبوتات: المشروع النهائي

• الدورة 6 • 26 ساعة • 4.6 (114 تقييمًا)

تفاصيل الدورة

ماذا ستتعلم

• في مشروعنا النهائي للروبوتات، سنمنحك الفرصة لتنفيذ حل لمشكلة عملية استنادًا إلى المحتوى الذي تعلمته في دورات التخصص في الروبوتات.
• كما سيمنحك فرصة لاستخدام الأساليب الرياضية والبرمجية التي يستخدمها الباحثون في مختبرات الروبوتات.
• اختر من بين طريقين:
• في مسار المحاكاة، ستستخدم MATLAB لمحاكاة البندول المتحرك المقلوب. تعتمد المواد المطلوبة لهذا المسار النهائي على دورات في التنقل والروبوتات الجوية والتقييم.
• في مسار الأجهزة، ستحتاج إلى شراء وتجميع مجموعة الروبوتات وRaspberry Pi وكاميرا Pi وIMU للسماح للروبوت الخاص بك بالتنقل بشكل مستقل في بيئتك.
• ستظهر تجربة البرمجة العملية أنك اكتسبت أساسيات حركة الروبوت والتخطيط والاستشعار، وأنك قادر على ترجمتها إلى مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية في مشاكل العالم الحقيقي.
• سيؤدي إكمال المشروع إلى إعدادك بشكل أفضل لدخول مجال الروبوتات، بالإضافة إلى مجموعة متزايدة من المسارات الوظيفية الأخرى حيث تغير الروبوتات وجه كل صناعة.

يرجى الاطلاع على المنهج أدناه للحصول على تفاصيل أسبوعية لكل مسار.

الأسبوع 1

• مقدمة
• مسار MIP: استخدام MATLAB للمحاكاة الديناميكية
• مسار AR: الاستحواذ على مجموعة Dijkstra
• الاختبار: A1.2 تكامل ODE مع MATLAB
• مهمة البرمجة: B1.3 خوارزمية ديكسترا في بايثون

الأسبوع 2

• مسار MIP: التحكم في PD لأنظمة الدرجة الثانية
• مسار AR: القطار المتجول
• الاختبار: تتبع A2.2 PD
• الاختبار: B2.10 شاشة العرض المكتملة للمركبة الجوالة

الأسبوع 3

• مسار MIP: استخدام EKF للحصول على الاتجاه العددي من IMU
• مسار AR: المعايرة
• الاختبار: A3.2 EKF لتقدير الموضع العددي
• الاختبار: معايرة B3.8

الأسبوع 4

• مسار MIP: نماذج البندول المتحرك (MIP).
• مدار AR: تصميم وحدة تحكم للمركبة الجوالة
• الاختبار: A4.2 MIP المحاكاة الديناميكية
• مهمة تقييم الأقران: ب4.2 برمجة خوارزمية تتبع الملصقات

الأسبوع 5

• مسار MIP: الخطية المحلية والتحكم الخطي MIP
• مسار AR: تصفية كالمان الموسعة لتقدير الحالة
• الاختبار: A5.2 التحكم في توازن MIP
• مهمة تقييم الأقران: B5.2 مرشح كالمان الموسع لتقييم الموقف

الأسبوع السادس

• مسار MIP: التخطيط لدورة تدريبية مع التغذية الراجعة لبرنامج MIP
• مسار الواقع المعزز: التكامل
• الاختبار: A6.2 التحكم والتصميم المقاوم للضوضاء لـ MIP
• مهمة تقييم الأقران: B6.2 إكمال مركبتك الجوالة ذاتية القيادة

المهارات التي سوف تقوم بتطويرها

• الفئة: بروتوكول الإنترنت للخط التسلسلي (SLIP)
• الفئة: الروبوتات
• الفئة: روبوت
• الفئة: ماتلاب