Данный раздел предназначен для ознакомления слушателей с основными понятиями мехатроники и робототехники, их историей развития и областями применения. Будет рассмотрена структура современной робототехнической системы и ее компоненты (механические, электрические, электронные, программные). Необходимо сформировать у студентов общее представление о предмете изучения и его значимости в современном мире. Описываются цели и задачи курса, а также его актуальность и практическая направленность. Рассматриваются перспективы развития мехатроники и робототехники в будущем.

В этом разделе будут рассмотрены ключевые понятия механики, необходимые для понимания принципов работы роботов, такие как кинематика, динамика, статика и механика материалов. Будут изучены основные типы механических систем и их характеристики, а также рассмотрены методы расчета сил и моментов, воздействующих на робота. Особое внимание будет уделено моделированию движения роботов и анализу их устойчивости.

Данный раздел посвящен изучению основных электронных компонентов и сенсоров, используемых в робототехнических системах. Будут рассмотрены принципы работы различных типов датчиков (положения, скорости, силы, давления и т.д.), а также методы их подключения и обработки сигналов. Изучаются основы аналоговой и цифровой схемотехники, необходимые для разработки электронных систем управления роботами.

Этот раздел посвящен изучению теории автоматического управления и ее применению в робототехнике. Будут рассмотрены основные типы систем управления (с обратной связью, по возмущению, адаптивные и т.д.), а также методы их анализа и синтеза. Изучаются алгоритмы управления движением роботов, такие как ПИД-регулирование, управление по модели и прогнозирующее управление.

В этом разделе будут рассмотрены принципы программирования роботов на различных языках программирования (например, Python, C++, ROS). Будут изучены основные методы разработки программного обеспечения для роботов, такие как модульное программирование, объектно-ориентированное программирование и программирование в реальном времени. Рассматриваются вопросы взаимодействия робота с окружающей средой и другими устройствами.

Данный раздел посвящен практической реализации мехатронных систем на основе микроконтроллеров и программируемых логических контроллеров. Будут рассмотрены вопросы выбора компонентов, разработки схем и алгоритмов управления, а также отладки и тестирования систем. Рассматриваются примеры создания простых роботов и автоматизированных устройств.

В этой лабораторной работе студенты познакомятся с принципами моделирования и управления манипулятором в среде MATLAB и Simulink. Будут изучены методы расчета кинематики и динамики манипулятора, а также разработаны алгоритмы управления его движением. Студенты получат практический опыт работы с программным обеспечением и освоят навыки управления роботом.

Эта лабораторная работа посвящена разработке системы автономной навигации для мобильного робота. Будут изучены методы определения местоположения робота с использованием датчиков (например, ультразвуковых датчиков, камеры), а также разработаны алгоритмы планирования маршрута и обхода препятствий. Студенты получат практический опыт работы с мобильным роботом и освоят навыки разработки систем автономной навигации.

В данном разделе происходит обобщение всех рассмотренных материалов, подчеркиваются основные достижения и перспективы развития мехатроники и робототехники. Подводятся итоги курса, оценивается степень достижения поставленных целей и задач. Обозначаются возможные направления для дальнейшего изучения и применения полученных знаний. Обсуждаются текущие вызовы и возможности в области мехатроники и робототехники.

В данном разделе представлен список использованных источников, включающий учебники, монографии, научные статьи и интернет-ресурсы. Список литературы систематизирован в соответствии с тематикой курса. Приведены ссылки на основные публикации по мехатронике и робототехнике, которые могут быть полезны для дальнейшего изучения данной области. Используется стандарт оформления библиографического списка.