机器人驱动与物理：机器人技术，通过构建来学习 III

前两门课程报名人数超过 45,000 人，评分超过 4.6 星！

讲师：Ian Juby

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你将学到什么

• 我们如何让机器人移动？有哪些方法可以为我们的机器人提供动力？我们如何使用即使是微小的电机来移动大量负载？我们如何制造机器人、仿生手臂之类的东西？这些是我们将通过第一手应用和实际实验来探索的内容，您可以在家中进行这些实验，让您更接近设计和构建机器人和机器人系统。

要求

• 完成该系列课程 1 和 2，或者具有良好的电力、模拟和数字电子知识。

描述

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最后更新：2023 年 9 月

基于您在模拟电子和数字电子模块中获得的知识，通过学习如何物理移动机器人和机电一体化，您将为不同的职业和爱好打开更多的大门。机器人驱动器和物理学密切相关——事实上几乎是同一主题。想想你周围所有自动移动或操作的东西：从办公楼里的熔炉和空气处理器，到汽车中的众多功能，再到工业、大规模生产、甚至娱乐领域蓬勃发展的机器人领域！需要了解这些机器人如何工作的人员来设计、安装、编程和维护这些机器人。也许您有兴趣建造一个潜艇机器人来潜入沉船或人类通常无法到达的地方。我们将实际研究一个真实世界的案例研究，并利用我们新发现的物理学知识来设计一个可在 600 米或更深的深度运行的潜艇机器人。或者，也许您只是对竞赛机器人感兴趣，例如角斗士式的战斗机器人，它们会通过正面交锋来消灭对方。3D 打印机（我们在课程 4 中设计并建造了一台）本质上是机器人！所有这些主题都涉及您将在本课程中学习的机器人驱动系统和物理学的良好理解。

“机器人：通过搭建学习”系列的前两门课程已有超过 45,000 名学生报名，仅第一门课程就获得了 3,200 多个五星级评分，8 岁至 60 岁以上的学生都喜欢该系列课程及其项目。

无需具备机械、物理学或机器人技术的先验知识。您需要充分了解电力和电子、数字控制以及一些基础数学。如果您已完成课程 1“电气与电子”和课程 2“数字电子”，您就具备了所需的背景知识，因为我们将在本课程中使用这些技能来驱动不同类型的电动机。 所有课程均配有适合听障人士的字幕。

课程资料：

您将需要模拟电子部件和面包板，您可以将其作为随附套件购买（即模块 I 中的模拟电子套件）或提供您自己的部件，以及数字电子套件中的部件（即数字电子套件）。模块 II 中的电子套件）或提供您自己的 Arduino 控制器板和一些逻辑级高功率 MOSFET。

您还需要机器人驱动和物理实验套件，您也可以作为随附套件购买或提供您自己的零件。第一课是概述套件中的内容，并作为该模块的零件清单。

该系列“机器人：通过构建来学习”模块的最终目标是关注机器人的各个领域。在模块一中，我们学习了电力和电子学的基础知识。在本模块 II 中，您进一步发展了您的知识和技能，包括数字电子学，并在现实生活中的数字组件上练习您的技能。在第三门课程中，您将学习物理原理（从简单到非常复杂），具体目标是理解甚至设计自己的机器人驱动系统。您将了解有关在商业、工业机器人中看到的不同机器人驱动系统的详细信息，例如同步带驱动器的工作原理以及为什么它们在机器人技术中如此重要，以及更深奥的驱动器，例如谐波驱动器 – 它是什么以及如何实现惊人的系统工作原理。

当我们设计远程操作的海底机器人时，我们甚至会研究现实生活中的案例研究，该机器人能够承受至少超过 600 米的碎骨操作深度。我们将面临的独特挑战将积累您的知识，以便您也可以设计面对恶劣环境的海底机器人，对海底管道或电缆进行检查、焊接或维护。

本课程是模块 IV 课程的先决条件，您将在其中学习原型制作技能，并获得广泛的知识和技能，以便您可以实际构建自己的机器人并制造自己的零件。在模块 IV 中，您将从头开始构建 3D 打印机，将其连接到台式计算机并制作自己的塑料零件，从而将迄今为止所学到的所有知识达到顶峰。实际上，3D 打印机是一个机器人，您可以用它来为您的其他机器人设计制造零件。在模块 V 中，您可以通过自主机器人系统的实践方法将您的机器人设计和建造技能提升到一个新的水平：了解各种传感器以了解您在哪里以及您的机器人在做什么、GPS 导航、基本人工智能、强大的微芯片（称为 FPGA），您可以在芯片上设计定制电路、视觉系统等。

课程概述：

• 在本课程中，我们将介绍：
• 简单的机器（它们都以您可能以前从未见过的令人惊讶的方式发挥作用）
• 设计手臂机器人
• 切换机制（再次，以许多您可能以前从未见过的令人惊讶的方式发挥作用）
• 谐波传动、摆线传动​​、周转传动、牵引传动
• 材料强度和施工挑战
• 案例研究：深潜遥控潜水器的设计挑战
• 液压和气动（包括构建自己的）
• 空气和液压肌肉、肌肉线
• 伺服系统（速度、压力、力、位置等…）
• 直流电机、BLDC电机、BLDC伺服电机、步进电机、交流电机、交流伺服电机、单相和三相电源、发电
• 频率驱动器、PWM 交流信号生成
• 再生/变阻/动态制动，着眼于电动汽车设计和机车设计
• 您在工业机器人中会遇到的反力系统
• 工业和业余爱好中机器人系统的安全
• 机器人设计：关节臂、龙门、脊柱、协作
• 案例研究：战斗机器人

和更多！

本课程适合谁：

• 对机器人、电子和机电设备（例如 3D 打印机（实际上是机器人的一种））感兴趣的人。