機器人學一 (Robotics (1))

所在平台: Coursera

课程主页: https://www.coursera.org/learn/robotics1

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课程简介

課程名稱：機器人學一 (Robotics (1)) 概述：本課程的主要目的是學習機械手臂在分析面的運動學和軌跡規劃。通過本課程，學員將掌握物體在空間中運動的描述方法，多關節機械手臂的順逆運動學及其運動軌跡的規劃。 學習目標： 1. 理解物體在空間中的運動描述方式。 2. 理解多關節機械手臂的順逆運動學。 3. 理解運動軌跡的規劃方法。 課程大綱： 1. 物體在空間運動之描述 (一) - 描述剛體在空間中三個自由度的移動狀態。 - 了解旋轉矩陣的運算及使用方法。 2. 物體在空間運動之描述 (二) - 理解Fixed angles和Euler angles的運算和使用方法。 - 了解transformation matrix的運算及使用方法。 3. 機械手臂順運動學 - 瞭解如何對平面二維手臂由已知末端點狀態求解各關節狀態。 - 學習使用Pieper’s solution進行六自由度機械手臂的逆運動學計算。 4. 機械手臂逆運動學 - 相同內容，重點強調逆運動學計算的技巧。 5. 機械手臂軌跡規劃 (一) - 使用Cubic polynomials規劃連續的運動軌跡。 - 通過平面三個自由度機械手臂進行實際演算。 6. 機械手臂軌跡規劃 (二) - 利用linear function with parabolic blends進行可等速直線運動的軌跡規劃。 - 同樣以平面三個自由度機械手臂為例。 7. 手臂軌跡規劃實例 - 進行課程的總整應用案例，討論如何使用六個自由度的機械手臂完成物件移動任務。 - 具體目標為將物件（如杯子）從桌面移至牆上的杯架，運用整個課程所學知識。 此課程將使學員在機器人學的基礎知識上有所增進，並具備實際應用於機械手臂控制的能力。

课程大纲

Name:物體在空間運動之描述 (一)

Description:1.描述一個剛體在空間中3個自由度的移動狀態 2.瞭解描述空間中轉動的旋轉矩陣（Rotation matrix）的運算和使用方法

Name:物體在空間運動之描述 (二)

Description:1.瞭解Fixed angles和Euler angles的運算和使用方法 2.瞭解可描述移動和轉動的transformation matrix的運算和使用方法

Name:機械手臂順運動學

Description:1.針對平面二維手臂，瞭解如何由已知的手臂末端點狀態求解手臂各關節狀態 2.瞭解如何以Pieper’s solution進行空間六個自由度機械手臂的逆向運動學計算

Name:機械手臂逆運動學

Description:1.針對平面二維手臂，瞭解如何由已知的手臂末端點狀態求解手臂各關節狀態 2.瞭解如何以Pieper’s solution進行空間六個自由度機械手臂的逆向運動學計算

Name:機械手臂軌跡規劃 (一)

Description:1.瞭解如何以Cubic polynomials來規劃位置、速度、加速度連續的運動軌跡 2.以平面三個自由度機械手臂為例進行演算

Name:機械手臂軌跡規劃 (二)

Description:1.瞭解如何以linear function with parabolic blends來規劃可等速直線運動的運動軌跡 2.以平面三個自由度機械手臂為例進行演算

Name:手臂軌跡規劃實例

Description:本單元為課程的總整應用案例，討論如何以六個自由度機械手臂來進行人類常進行的物件移動任務，而具體目標為將物件（杯子）由桌面拿起掛到牆上的杯架上。需使用到近乎整門課程所學的內容。

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