Данный раздел посвящен ознакомлению с миром робототехники, ее историей, современным состоянием и перспективами развития. В нем рассматриваются основные области применения робототехники, ее влияние на различные сферы деятельности человека и основные этические аспекты, связанные с созданием и использованием роботов. Также в данном разделе описывается структура и содержание предлагаемого онлайн-курса, его цели и задачи, а также целевая аудитория.

В этом разделе будут рассмотрены базовые принципы механики и электротехники, необходимые для понимания работы роботов. Изучаются основные типы движения, законы Ньютона, понятия силы, момента силы, а также принципы работы электрических цепей, компонентов и измерений. Будут представлены примеры применения механических и электрических принципов при создании различных видов роботов.

В данном разделе рассматривается классификация и принципы работы основных элементов современных роботов, таких как датчики (расстояния, света, температуры, ускорения), приводы (электродвигатели, сервоприводы, пневмоцилиндры), контроллеры (микроконтроллеры, одноплатные компьютеры) и исполнительные механизмы (манипуляторы, колеса, гусеницы). Особое внимание уделяется выбору и применению различных компонентов в зависимости от задачи.

Этот раздел посвящен изучению основ программирования микроконтроллеров, которые являются мозгом роботов. Рассматриваются синтаксис и структура языка программирования (например, C/C++ или Python), базовые алгоритмы и структуры данных, а также методы отладки и тестирования программ. Будут представлены примеры программ для управления датчиками, приводами и другими компонентами.

В данном разделе будут рассмотрены современные инструменты и методы моделирования и симуляции робототехнических систем. Изучаются принципы работы виртуальных сред моделирования (например, Gazebo, V-REP), методы создания и импорта 3D-моделей, а также методы анализа и оптимизации поведения роботов в виртуальной среде, что позволит испытать, прежде чем строить физическую модель.

Студенты разработают и реализуют проект по созданию робота-следопыта, использующего датчики света для следования по линии. Этот проект систематизирует знания, полученные ранее, и позволит применить их на практике, начиная с планирования последовательности исполнения отдельных операций, заканчивая написанием программного кода и настройкой оборудования.

Студенты разрабатывают и реализуют проект по созданию робота-манипулятора с возможностью управления положением и захватом объектов. Данное практическое задание предполагает использование сервоприводов, датчиков положения и программирование для реализации алгоритмов управления манипулятором.

Этот раздел посвящен интеграции различных датчиков в робототехнические системы и обработке полученных данных для принятия решений. Рассматриваются методы фильтрации шумов, калибровки датчиков и реализации алгоритмов обработки сигналов. Будут представлены примеры использования сенсорных данных для решения различных задач, таких как распознавание объектов или навигация в пространстве.

В данном разделе изучаются методы автономной навигации роботов, включая построение карт окружающей среды, планирование траектории и предотвращение столкновений. Рассматриваются различные алгоритмы навигации (например, SLAM, A*) и методы локализации робота в пространстве. Особое внимание уделяется применению этих методов в реальных условиях.

В заключительном разделе подводятся итоги курса, обобщаются полученные знания и навыки, а также обсуждаются перспективы дальнейшего изучения робототехники. Приводится список рекомендуемой литературы и онлайн-ресурсов для самостоятельного изучения и углубления знаний в области: