Online cursus – gecertificeerde professionele specialisatie in moderne robotica: mechanica, planning en controle van Northwestern University

Metabeschrijving: Een onderzoek naar de belangrijkste concepten in de moderne robotica, waaronder kinematica, dynamica, bewegingsplanning en besturing van mobiele robots en robotarmen.

Suggested by: Coursera (What is Coursera?)

Professional Certificate

Gemiddeld niveau

No prior knowledge required

Time to complete the course

7-day free trial

No unnecessary risks

Skills you will acquire in the course

  • communicatieve vaardigheden
  • probleem oplossen
  • kritisch denken
  • teamwerk
  • Een gevoel van verantwoordelijkheid
  • tijdmanagement
  • Analytisch denken
  • creativiteit
  • schrijfvaardigheid
  • Technologisch begrip

What you will learn in the course

Courses for which the course is suitable

  • Robotica-ingenieur
  • Softwareontwikkelaar voor robots
  • Ingenieur verkeersplanning
  • Ontwikkelaar van simulatoren voor robots
  • controle ingenieur
  • Softwareontwikkelaar voor industriële manipulatoren
  • Mobiele systeemingenieur

Focus – een 6-delige cursusreeks

  • Deze focus biedt een diepgaande behandeling van beweging in de ruimte en de dynamiek van vaste lichamen, waarbij gebruik wordt gemaakt van representaties uit de moderne theorie van lagers en de vermenigvuldigingsformule van krachten.
  • Eerstejaars ingenieursstudenten zullen deze tools snel leren toepassen op de analyse, het ontwerp en de controle van robotbewegingen.
  • Het inzicht van studenten in de wiskunde van robotica zal worden versterkt door het schrijven van software voor robots.
  • Studenten testen hun software op een gratis en ultramoderne robotsimulator, waarmee elke student een authentieke robotprogrammeerervaring kan opdoen met industriële manipulatoren en mobiele robots, zonder dure hardware aan te schaffen.
  • Het wordt ten zeerste aanbevolen om de cursussen 1-6 van de focus in volgorde te volgen, omdat de stof op elkaar voortbouwt.

Toegepast leerproject

  • In de projecten bouwen de leerlingen voort op de aangeboden gratis software, geschreven in verschillende talen, waardoor iedere leerling de taal van zijn voorkeur kan kiezen.
  • De projecten omvatten:
    • Een simulator schrijven voor een robotarm.
    • Een bewegingsplanner voor de robot schrijven.
    • Schrijven van software voor trajectplanning en feedbackcontrole van een mobiele manipulator bestaande uit een mobiele robot met wielen en een robotarm.
  • Alle software wordt getest op de robotsimulator.

Details of the courses that make up the specialization

Moderne robotica, cursus 1: grondbeginselen van robotbeweging

  • Cursus 1
  • 24 uur
  • 4,7 (963 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren
  • Wil je weten hoe robots werken?
  • Geïnteresseerd in robotica als beroep?
  • Ben je bereid moeite te investeren in het leren van elementaire wiskundige modelleringstechnieken die in alle deelgebieden van de robotica worden gebruikt?

Dan past de specialisatie ‘Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control’ wellicht bij jou. De stage, die uit zes korte cursussen bestaat, is een serieuze voorbereiding voor serieuze studenten die op het gebied van robotica willen werken of een vervolgstudie willen doen. Dit is geen voorbeeld.

In cursus 1 van de specialisatie Basics of Robot Motion leer je basisstof over robotconfiguraties, zowel voor seriële robotmechanica als voor robots met gesloten ketens. Je leert over configuratieruimte (C-ruimte), vrijheidsgraden, topologie van C-ruimte, expliciete en impliciete representaties van configuraties, en holonomische en niet-holonomische beperkingen. Je leert ook hoe je ruimtelijke snelheden en krachten kunt weergeven als kronkels en wervels. Dit materiaal vormt de kern van de studie van alles wat beweegt (bijvoorbeeld robots).

Deze cursus is gebaseerd op het boek “Modern Robotics: Mechanics, Design and Control” (Lynch and Park, Cambridge University Press 2017). U kunt het boek kopen of een gratis pdf gebruiken. Bouw op een robotica-softwarebibliotheek in de programmeertaal van uw keuze (Python, wiskunde of MATLAB) en gebruik de gratis V-REP-robotsimulator, waarmee u in het comfort van uw huis en zonder financiële kosten met eersteklas robots kunt werken. investering.

Moderne robotica, cursus 2: Kinematica van robots

  • Cursus 2
  • 18 uur
  • 4,9 (287 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren
  • Wil je weten hoe robots werken?
  • Geïnteresseerd in robotica als beroep?
  • Ben je bereid moeite te doen om elementaire wiskundige modelleringstechnieken te leren die in alle deelgebieden van de robotica worden gebruikt?

Dan past de specialisatie ‘Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control’ wellicht bij jou. De stage, die uit zes korte cursussen bestaat, is een serieuze voorbereiding voor serieuze studenten die op het gebied van robotica willen werken of een vervolgstudie willen doen. Dit is geen voorbeeld.

In cursus 2 van de stage, Kinematica van robots, leer je de voorwaartse kinematica (berekening van de configuratie van de “hand” van de robot op basis van de gezamenlijke waarden) op te lossen met behulp van de exponentiële vermenigvuldigingsformule. Je inspanningen in Cursus 1 zullen de moeite waard zijn, omdat frontkinematica eenvoudig is met de tools die je hebt geleerd. Je leert dan over de kinematica van snelheden en statica gerelateerd aan snelheden en krachten/momenten van de gewrichten voor twisters en sleutels van de eindeffector, inverse kinematica (berekening van gewrichtswaarden om een ​​gewenste configuratie van de “hand” te bereiken), en kinematica van robots met gesloten ketens.

Deze cursus is gebaseerd op het boek “Modern Robotics: Mechanics, Design and Control” (Lynch and Park, Cambridge University Press 2017). U kunt het boek kopen of een gratis pdf gebruiken. Bouw op een robotica-softwarebibliotheek in de programmeertaal van uw keuze (Python, wiskunde of MATLAB) en gebruik de gratis V-REP-robotsimulator, waarmee u in het comfort van uw huis en zonder financiële kosten met eersteklas robots kunt werken. investering.

Moderne robotica, cursus 3: Robotdynamica

  • Cursus 3
  • 21 uur
  • 4,7 (162 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren
  • Wil je weten hoe robots werken?
  • Geïnteresseerd in robotica als beroep?
  • Ben je bereid moeite te doen om elementaire wiskundige modelleringstechnieken te leren die in alle deelgebieden van de robotica worden gebruikt?

Dan past de specialisatie ‘Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control’ wellicht bij jou. De stage, die uit zes korte cursussen bestaat, is een serieuze voorbereiding voor serieuze studenten die op het gebied van robotica willen werken of een vervolgstudie willen doen. Dit is geen voorbeeld.

In cursus 3 van de specialisatie Dynamica van robots leer je effectieve numerieke algoritmen voor voorwaartse dynamica (berekening van de versnelling van de robot op basis van de configuratie, snelheid en krachten en momenten van de gewrichten) en omgekeerde dynamica (berekening van de benodigde krachten en momenten van de gewrichten op basis van de configuratie, snelheid en versnelling van de robot). De eerste is handig voor simulatie, en de tweede is handig voor het besturen van robots. Je leert ook hoe je robottrajecten plant onder dynamische beperkingen.

Deze cursus is gebaseerd op het boek “Modern Robotics: Mechanics, Design and Control” (Lynch and Park, Cambridge University Press 2017). U kunt het boek kopen of een gratis pdf gebruiken. Bouw op een robotica-softwarebibliotheek in de programmeertaal van uw keuze (Python, wiskunde of MATLAB) en gebruik de gratis V-REP-robotsimulator, waarmee u in het comfort van uw huis en zonder financiële kosten met eersteklas robots kunt werken. investering.

Moderne robotica, cursus 4: planning en controle van robotbewegingen

  • Cursus 4
  • 31 uur
  • 4,9 (110 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren
  • Wil je weten hoe robots werken?
  • Geïnteresseerd in robotica als beroep?
  • Ben je bereid moeite te doen om elementaire wiskundige modelleringstechnieken te leren die in alle deelgebieden van de robotica worden gebruikt?

Dan past de specialisatie ‘Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control’ wellicht bij jou. De stage, die uit zes korte cursussen bestaat, is een serieuze voorbereiding voor serieuze studenten die op het gebied van robotica willen werken of een vervolgstudie willen doen. Dit is geen voorbeeld.

In cursus 4 van de specialisatie, het plannen en besturen van robotbewegingen, leer je de belangrijkste concepten bij de productie van robotbewegingen: het plannen van bewegingen voor een robot in de aanwezigheid van obstakels, en het aansturen van realtime feedback om de geplande beweging te volgen. Hoofdstuk 10, Motion Planning, van het Modern Robotics-leerboek behandelt fundamenteel materiaal zoals obstakels in de C-ruimte, grafieken en bomen, en het zoeken naar grafieken, evenals klassieke en moderne technieken voor bewegingsplanning, zoals netwerkgebaseerde bewegingsplanning en willekeurige steekproefplanners en virtuele potentiële velden. Hoofdstuk 11, Robotbesturing, behandelt bewegingscontrole, krachtcontrole en hybride bewegings- en krachtcontrole.

Deze cursus is gebaseerd op het boek “Modern Robotics: Mechanics, Design and Control” (Lynch and Park, Cambridge University Press 2017). U kunt het boek kopen of een gratis pdf gebruiken. Bouw op een robotica-softwarebibliotheek in de programmeertaal van uw keuze (Python, wiskunde of MATLAB) en gebruik de gratis V-REP-robotsimulator, waarmee u in het comfort van uw huis en zonder financiële kosten met eersteklas robots kunt werken. investering.

Moderne robotica, cursus 5: robotmanipulatie en mobiele robots op wielen

  • Cursus 5
  • 35 uur
  • 4,7 (82 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren
  • Wil je weten hoe robots werken?
  • Geïnteresseerd in robotica als beroep?
  • Ben je bereid moeite te doen om elementaire wiskundige modelleringstechnieken te leren die in alle deelgebieden van de robotica worden gebruikt?

Dan past de specialisatie ‘Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control’ wellicht bij jou. De stage, die uit zes korte cursussen bestaat, is een serieuze voorbereiding voor serieuze studenten die op het gebied van robotica willen werken of een vervolgstudie willen doen. Dit is geen voorbeeld.

In cursus 5 van de specialisatie Manipulatie van robots en mobiele robots met wielen gaan we dieper in op geavanceerde onderwerpen in de robotica. Hoofdstuk 12, Perceptie en manipulatie, van het leerboek Modern Robotics behandelt het model van de kinematica en krachten tussen starre lichamen die in contact staan, en past het model toe op de analyse en het ontwerp van robotperceptie en andere manipulatietaken. Hoofdstuk 13, Mobiele robots op wielen, behandelt modellering, bewegingsplanning en feedbackcontrole van mobiele robots op wielen, en besluit met de besturing van mobiele manipulatoren bestaande uit een mobiele basis op wielen en een robotarm.

Deze cursus is gebaseerd op het boek “Modern Robotics: Mechanics, Design and Control” (Lynch and Park, Cambridge University Press 2017). U kunt het boek kopen of een gratis pdf gebruiken. Bouw op een robotica-softwarebibliotheek in de programmeertaal van uw keuze (Python, wiskunde of MATLAB) en gebruik de gratis V-REP-robotsimulator, waarmee u in het comfort van uw huis en zonder financiële kosten met eersteklas robots kunt werken. investering.

Moderne robotica, cursus 6: afstudeerproject, mobiele manipulatie

  • Cursus 6
  • 20 uur
  • 4,9 (52 beoordelingen)

Cursusdetails

wat ga je leren

Het afstudeerproject van de specialisatie moderne robotica gaat over mobiele manipulatie: gelijktijdige controle van de beweging van een mobiele basis op wielen en een robothand om een ​​manipulatietaak te volbrengen. Dit project combineert verschillende onderwerpen uit de stage, waaronder trajectplanning, odometrie voor mobiele robots en feedbackcontrole. Beginnend met de moderne robotica-softwarebibliotheek die je wordt gegeven (geschreven in Python, wiskunde en MATLAB), en met de software die je voor eerdere cursussen hebt geschreven, ontwikkel je software voor het plannen en controleren van de beweging van een mobiele manipulator om heffen en dalen uit te voeren. taak. Test uw software op de KUKA youBot, een mobiele manipulator bestaande uit een mobiele basis met Micnum-wielen, een robothand met 5 gewrichten en een handgreep. Om de missie te simuleren zal gebruik worden gemaakt van de geavanceerde en gratis V-REP-simulator.