Курси та книги для вивчення робототехніки

Інженери-робототехніки займаються проектуванням, конструюванням, програмуванням роботизованих систем. У червні минулого року Boston Consulting Group прогнозувала, що ринок робототехніки до 2025 року зросте до $87 млрд. На початку 2018 року аналітики ResearchAndMarkets оцінили цей показник на ринку в  $48,1 млрд.

Які знання потрібні

Сучасна робототехніка будується на знаннях у сфері програмування, механіки, мехатроніки, електротехніки, і автоматичного управління.

Для засвоєння робототехніки на базовому рівні цілком достатньо шкільних знань з математики та фізиці. Без розуміння фізики руху, принципу роботи цих механізмів та електродвигунів важко зібрати функціонального робота.

Потім ідуть інформатика та проектування. Через те, що програмування потрібно у робототехніці не менше математики, важливо розбиратися в комп’ютерних науках та інформаційних системах. Проектування допоможе створювати зручні продукти. Але знання з інших інженерних дисциплін теж будуть корисні.

Напрямки в робототехніці

Машинобудування вивчає фізичні складові робота та його тіло. Підтеми – механіка та спротив матеріалів. Більшість курсів у цьому напряму  орієнтовані на фізичний дизайн та приведення робота в дію.

Електротехніка та електроніка або ж «нервова система» займаються електричними системами всередині самого робота, вбудованих систем, низькорівневим програмуванням та теорією управління. Зазвичай це автоматизація, яка будується навколо управління роботом.

Інформатика. Багато спеціалістів прийшли у робототехніку завдяки захопленням комп’ютерними науками. Інженери цього напрямку концентрується на програмному забезпеченні робота та на високорівневому програмуванні. Серед тем – штучний інтелект, навігація, технічний зір, обробка природної мови і т. д.

Онлайн-курси

 «Робототехніка»

Платформа: edX.

Автор: Колумбійський університет.

Викладачі відзначають два класи роботів: кінематичні ланцюги та мобільні бази. Слухачі вчаться моделювати завдання доставлення вантажу у вказане місце. Для цього вони отримають знання про дво та тримірних просторових проекціях.

З курсу студенти дізнаються про способи керування роботами та як правильно переміщати їх, а також планувати повні роботизовані системи. Проекти виконуються на таких мовах, як Python та C++. Також вам на цьому навчальному курсі знадобляться знання у вищій математиці на рівні першого та другого курсу університету.

«Введення в робототехніку»

Платформа: Future Learn.

Автор: Квінслендський технологічний університет

Спеціалізація цієї платформи складається з трьох курсів: від теорії до практики. З першого курсу ви можете дізнатися про перспективи робототехніки та роль роботів в сучасному суспільстві. На другому курсі вивчають основи математики та програмування для переміщення роботів, необхідних на практичних заняттях. На третьому обов’язково навчать створювати та програмувати простого робота за допомогою LEGO Mindstorms.

«Штучний  інтелект у робототехніці»

Платформа: UdaCity.

Автор: Технологічний університет Джорджії.

На курсі розглядаються основні методи штучного інтелекту, включаючи вірогідний висновок, планування та пошук, локалізацію, відстеження та контроль з акцентом на робототехніку. Програмні приклади та завдання застосовуються до контексту створення безпілотних автомобілів.  Кінцевим проектом стане створення робота, котрий намагатиметься втекти від усіх. Курс входить в програму Mercedes-Benz під назвою «Як стати інженером безпілотних автомобілів».

«Вступ до робототехніки»

Платформа: Stanford School of Engineering.

Автор: Стенфордський університет.

На курсі слухачі знайомляться з основами моделювання, проектування, планування та керування роботизованими системами. Матеріали являють собою короткий огляд знань  зі сфери геометрії, кінематики, статики, динаміки та керування. До кожної лекції додаються стенограми.

«Неповноприводна робототехніка»

Платформа: EdX.

Автор: Массачусетський технологічний інститут (МІТ).

Слухачі знайомляться з нелінійною динамікою та контролем за неповнопривідними механічними системами з акцентом на обчислювальні методи. Вивчення теми застосовуються для оптимального та роботизованого управління та планування руху роботів.

Розглядаються приклади з біології та анатомії, парних маніпуляцій,  дії роботів під водою та у повітрі. Також один з викладачів курсу Русс Тедрейк написав однойменний підручник, який використовується для навчання у МІТ.

Література

 «Вивчаємо Arduino. Інструменти та методи технічної магії»

Автор: Джеремі Блум.

У книзі Блум розповідає про основи проектування на мікроконтролерах Arduino. Також він наводить базові знання про апаратне та програмне забезпечення платформи. До кожного прикладу додається список інструментів, монтажні схеми та повна характеристика лістингу цієї програми.

«Springer Handbook of Robotics»

Автори: Бруно Сициліано, Уссама Хатіб.

Книга вважається авторитетною серед цілого ряду дослідників. Декотрі називають цю книгу енциклопедією робототехніки. Друге видання містить посилання на 700 відеороликів, котрі можна передивлятися, не відриваючись від читання зі смартфона.

«Електроніка для починаючих»

Автор: Чарльз Платт.

Основи електроніки тут викладаються на експериментальних прикладах. В книзі детально розповідається про правила проектування, налаштування та виробництво електронних домашніх пристроїв. Навчання розпочинається з елементарних експериментів з током та закінчуються виготовленням пристрою з транзитом та мікроконтролерами.

«Probabilistic Robotics»

Автор: Себастьян Трон, Вольфрам Бургард, Дітер Фокс.

Книга повністю розповідає про нову популярну сферу – ймовірність робототехніки. Вона полягає у математичній статистиці та виводить машини на новий рівень надійності, бо допомагає впоратися з нестандартними завданнями.

Книга ознайомлює читача з низкою методів та алгоритмів у цій сфері.  У кожному розділі наведені приклади реалізації у псевдокоді, подібні математичні пояснення, обговорення спеціалістів, що практикують та великий перелік проектів та вправ.

«Введення у робототехніку: механіка та управління»

Автор: Джон Дж. Крейг.

У цій книзі детально розглядається кінематика та динаміка маніпуляторів. Тут також розглядається генерація траєкторії, силове, лінійне та нелінійне управління машиною. Теорія супроводжується прикладами та завданнями, які були реалізовані на платформі MATLAB.

«Introduction to Autonomous Mobile Robots»

Автор: Роланд Зігварт.

Читачу в даному підручнику пропонується повний огляд технологій мобільних роботів – механізмів, що дозволяють пристрою рухатися в реальному середовищі для виконання завдань. У книзі розглядається локомоція, зондування, локалізація та планування руху. Також детально розглядаються інші аспекти мобільної робототехніки: проектування, кінематичний аналіз, датчики, системи сприйняття, основи картографії  та управління роботами.

«Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB»

Автор: Пітер Корк.

Автор книги підтримує вже понад десять років набір інструментів MATLAB з відкритим програмним кодом для робототехніки та комп’ютерного зору. Всі вони дозволяють працювати з реальними проблемами.

У книзі автор приводить приклади та способи їх використання. Автор наявно ілюструє, як зі складних завдань можна перетворити в багато маленьких підзавдань та вирішити їх за допомогою декількох стрічок програмного коду. Книга зачіпає основи кінематики роботів, динаміки та основи стереозору.

“Robot Building for Beginners”

Автор: Девід Кук.

Книга допомагає читачу правильно зрозуміти складові розробки роботизованих машин. Книга розкриває анатомію роботів та їх складові більш детально. Девід Кук дає уявлення  про створення роботів та допомагає читачу  краще зрозуміти логіку та напрямок розвитку робототехніки.

«123 експерименти по робототехніці»

Автор: Майк Предко

Читач знайомиться з основами робототехніки, радіоелектроніки та програмування мікроконтролерів для роботи з нуля. Автор не вдається до подробиць складних математичних формул, але пояснює фізику технічних процесів, що відбуваються в процесі роботи. Також наводиться перелік програм з детальними коментарями.

«Настільна книга розробників роботів»

Автор: Оуен Бішоп.

Книга орієнтована на користувачів, що тільки починають та розповідає про проектування та створення роботів з нуля. Автор розглядає поведінку, навігацію та реакцію робота на різноманітні об’єкти, механіку та інструменти, електроніку, схеми управління та програмування мікроконтролерів. У кінці книги наводяться приклади для створення п’яти роботів.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: