本專業採用現代螺旋理論的表示方法和指數公式的乘積，對空間運動和剛體動力學進行了嚴格的處理。 具有大一工程背景的學生將快速學會應用這些工具來分析、規劃和控制機器人運動。 學生對機器人數學的理解將透過編寫機器人軟體來鞏固。
關於此專業課程
本專業採用現代螺旋理論的表示方法和指數公式的乘積，對空間運動和剛體動力學進行了嚴格的處理。 具有大一工程背景的學生將快速學會應用這些工具來分析、規劃和控制機器人運動。 學生對機器人數學的理解將透過編寫機器人軟體來鞏固。 學生將在免費的最先進的跨平台機器人模擬器上測試他們的軟體，讓每個學生都擁有使用工業機器人機械手和移動機器人的真實機器人編程體驗，而無需購買昂貴的機器人硬體。 強烈建議按順序學習專業課程 1-6，因為課程材料是自成體系的。
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應用的學習專案
在這些專案中，學生以提供的免費軟體為基礎，用多種語言編寫，讓每個學生選擇自己喜歡的語言。 專案包括編寫機械手臂模擬器、編寫機器人運動規劃器以及編寫由輪式移動機器人和機械手臂組成的移動機械手的軌跡規劃和反饋控制軟體。 所有軟體都在機器人模擬器上進行測試。
你將獲得的技能：
| 數學 | 線性代數 | 電腦程式設計 |
| 數學理論與分析 | 電腦程式設計工具 | Python 程式設計 |
| 演算法 | 批判性思維 | 解決問題 |
| 圖論 |
字幕
簡中、英文 ( 22 種語言可選 )
製作方
Northwestern University 西北大學
西北大學是一所私立研究和教學大學，在伊利諾伊州埃文斯頓和芝加哥以及卡達多哈設有校區。西北大學將創新教學與開創性研究融合在一個超越傳統學術界限的高度協作環境中。
第 1 門課程 現代機器人技術，課程 1：機器人運動基礎
你想知道機器人是如何運作的嗎？ 您對機器人技術作為職業感興趣嗎？ 您是否願意投入精力學習機器人技術所有子領域中使用的基本數學建模技術？
如果是這樣，那麼「現代機器人：力學、規劃與控制」專業可能適合您。 該專業由六門短期課程組成，為希望在機器人領域工作或進行高級研究的認真學生提供認真的準備。 它不是一個採樣器。
在這個專業課程 1「機器人運動基礎」中，您將學習有關機器人配置的基本材料，包括串行機器人機制和閉鏈機器人。 您將了解配置空間（C 空間）、自由度、C 空間拓撲、配置的隱式和明確表示以及完整和非完整約束。 您還將學習如何將空間速度和力表示為扭曲和扳手。 這種材料是研究任何運動物體（例如機器人）的核心。
本課程遵循教科書「現代機器人：力學、規劃和控制」（Lynch and Park，劍橋大學出版社 2017 年）。 您可以購買該書或使用免費的預印本 pdf。 您將使用您選擇的語言（Python、Mathematica 和 MATLAB）建立機器人軟體庫，並使用免費的跨平台機器人模擬器 V-REP，這使您可以在舒適的家中使用最先進的機器人，並且無需任何財務投資。
第 2 門課程 現代機器人學，課程 2：機器人運動學
你想知道機器人是如何運作的嗎？ 您對機器人技術作為職業感興趣嗎？ 您是否願意投入精力學習機器人技術所有子領域中使用的基本數學建模技術？
如果是這樣，那麼「現代機器人：力學、規劃與控制」專業可能適合您。 該專業由六門短期課程組成，為希望在機器人領域工作或進行高級研究的認真學生提供認真的準備。 它不是一個採樣器。
在這個專業課程第 2 門「機器人運動學」中，您將學習使用指數積公式來解決正向運動學（根據關節值計算機器人「手」的配置）。 您在課程 1 的努力獲得了豐厚的回報，因為借助所學的工具，正向運動學變得輕而易舉。 接下來是速度運動學和靜力學，將關節速度和力/扭矩與末端執行器的扭轉和扳手聯繫起來，逆運動學（計算實現所需“手”配置的關節值），以及具有閉鏈的機器人的運動學。
本課程遵循教科書「現代機器人：力學、規劃和控制」（Lynch and Park，劍橋大學出版社 2017 年）。 您可以購買該書或使用免費的預印本 pdf。 您將使用您選擇的語言（Python、Mathematica 和 MATLAB）建立機器人軟體庫，並使用免費的跨平台機器人模擬器 V-REP，這使您可以在舒適的家中使用最先進的機器人，並且無需任何財務投資。
第 3 門課程 現代機器人學，課程 3：機器人動力學
你想知道機器人是如何運作的嗎？ 您對機器人技術作為職業感興趣嗎？ 您是否願意投入精力學習機器人技術所有子領域中使用的基本數學建模技術？
如果是這樣，那麼「現代機器人：力學、規劃與控制」專業可能適合您。 該專業由六門短期課程組成，為希望在機器人領域工作或進行高級研究的認真學生提供認真的準備。 它不是一個採樣器。
在該專業的第 3 門課程「機器人動力學」中，您將學習正向動力學（根據機器人的配置、速度、關節力和扭矩計算機器人的加速度）和逆動力學（根據機器人的配置、速度和加速度計算所需的關節力和扭矩）的有效數值演算法。 前者對於模擬有用，後者對於機器人控制有用。 您還將學習如何規劃受動態約束的機器人軌跡。
本課程遵循教科書「現代機器人：力學、規劃和控制」（Lynch and Park，劍橋大學出版社 2017 年）。 您可以購買該書或使用免費的預印本 pdf。 您將使用您選擇的語言（Python、Mathematica 和 MATLAB）建立機器人軟體庫，並使用免費的跨平台機器人模擬器 V-REP，這使您可以在舒適的家中使用最先進的機器人，並且無需任何財務投資。
第 4 門課程 現代機器人技術，課程 4：機器人運動規劃與控制
你想知道機器人是如何運作的嗎？ 您對機器人技術作為職業感興趣嗎？ 您是否願意投入精力學習機器人技術所有子領域中使用的基本數學建模技術？
如果是這樣，那麼「現代機器人：力學、規劃與控制」專業可能適合您。 該專業由六門短期課程組成，為希望在機器人領域工作或進行高級研究的認真學生提供認真的準備。 它不是一個採樣器。
在該專業課程 4「機器人運動規劃與控制」中，您將學習機器人運動生成的關鍵概念：在存在障礙物的情況下為機器人規劃運動，以及即時回饋控制以追蹤計畫的運動。 《現代機器人》教科書的第 10 章「運動規劃」涵蓋了 C 空間障礙物、圖形和樹、圖形搜尋等基礎材料，以及經典和現代運動規劃技術，例如基於網格的運動規劃、基於隨機採樣的規劃器和虛擬位勢場。 第 11 章「機器人控制」涵蓋運動控制、力控制和混合運動力控制。
本課程遵循教科書「現代機器人：力學、規劃和控制」（Lynch and Park，劍橋大學出版社 2017 年）。 您可以購買該書或使用免費的預印本 pdf。 您將使用您選擇的語言（Python、Mathematica 和 MATLAB）建立機器人軟體庫，並使用免費的跨平台機器人模擬器 V-REP，這使您可以在舒適的家中使用最先進的機器人，並且無需任何財務投資。
第 5 門課程 現代機器人學，課程5：機器人操作與輪式移動機器人
你想知道機器人是如何運作的嗎？ 您對機器人技術作為職業感興趣嗎？ 您是否願意投入精力學習機器人技術所有子領域中使用的基本數學建模技術？
如果是這樣，那麼「現代機器人：力學、規劃與控制」專業可能適合您。 該專業由六門短期課程組成，為希望在機器人領域工作或進行高級研究的認真學生提供認真的準備。 它不是一個採樣器。
在該專業的第 5 門課程「機器人運動規劃和輪式移動機器人」中，我們深入研究機器人技術的高級主題。 《現代機器人學》教科書第 12 章「抓取和操縱」涵蓋了接觸剛體之間的運動學和力的建模，並將建模應用於機器人抓取和其他操縱任務的分析和規劃。 第 13 章「輪式移動機器人」涵蓋了全向和非完整輪式移動機器人的建模、運動規劃和反饋控制，最後討論了由輪式移動基座和機械臂組成的移動機械手的控制。
本課程遵循教科書「現代機器人：力學、規劃和控制」（Lynch and Park，劍橋大學出版社 2017 年）。 您可以購買該書或使用免費的預印本 pdf。 您將使用您選擇的語言（Python、Mathematica 和 MATLAB）建立機器人軟體庫，並使用免費的跨平台機器人模擬器 V-REP，這使您可以在舒適的家中使用最先進的機器人，並且無需任何財務投資。
第 6 門課程 現代機器人技術，課程 6：總整專案，移動操作
現代機器人專業的總種專案是移動操作：同時控制輪子移動基座及其機械手臂的運動以實現操作任務。 該專案整合了該專業的幾個主題，包括軌跡規劃、移動機器人的里程計和回饋控制。 從提供給您的現代機器人軟體庫（用 Python、Mathematica 和 MATLAB 編寫）以及您為以前的課程編寫的軟體開始，您將開發軟體來規劃和控制移動機械手的運動以執行拾取和放置任務。 您將在 KUKA youBot 上測試您的軟體，這是一個由全向麥克納姆輪移動基座( omnidirectional mecanum-wheel mobile base )、5 關節機械手臂和夾持器組成的移動機械手。 將使用最先進的跨平台 V-REP 機器人模擬器來模擬該任務。
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