دورة هندسة الروبوتات

أتقن الهندسة الكاملة للأنظمة خلف الروبوتات الحديثة، من الحركيات ونظرية التحكم إلى الإدراك والملاحة الذاتية. يمنحك هذا المقرر الأسس الرياضية والمعرفة المادية والمهارات البرمجية لتصميم وبناء ونشر أنظمة روبوتية حقيقية. سواء كنت تستهدف الأتمتة الصناعية أو المنصات المتنقلة أو المعالجة المتقدمة، فهذا هو التعليم التقني الذي يوصلك إلى هناك.

معاينة الشهادة Elevify للشركات

ماذا ستتعلم:

ستطور فهماً دقيقاً لحركيات الروبوت وديناميكاه وأنظمة التحكم فيه، وتتعلم نمذجة كل من الأذرع الآلية والمنصات المتنقلة والتحكم فيها. يغطي المقرر الرياضيات الأساسية بما في ذلك الجبر الخطي والاحتمالات والتحسين، ثم يطبق تلك الأدوات مباشرة على دمج المستشعرات وتخطيط الحركة وتحديد المواقع والتخطيط المتزامن (SLAM). ستبرمج الروبوتات باستخدام ROS، وستمثل الأنظمة في Gazebo، وستدمج المشغلات والمستشعرات في مجموعات مادية وظيفية. تُقدم الوحدات الإضافية تعلم الآلة للروبوتات والتفاعل بين الإنسان والروبوت والتقنيات الناشئة مثل الأنظمة السربيّة والروبوتات اللينة. وبنهاية المقرر، ستكون قد أكملت مشروعاً متكاملاً للتخرج يُظهر كفاءة هندسية روبوتية على المستوى المهني.

كيف تدرس بشكل عملي دورة هندسة الروبوتات

كيف تتدرب عملياً دورة هندسة الروبوتات

لك إذا كنت شركة وتريد تدريب فريقك

في Elevify للشركات، يأتي الدورة مع تمارين وأمثلة من عملك نفسه وبالطريقة التي تحتاجها شركتك.

اضغط هنا

محتوى الدورة

8 فصول • 40 دروسمدة بين 4 و 360 ساعة (أنت تقرر)

الفصل 1عرض التفاصيل

أسس هندسة الروبوتات

الدرس 1 • تاريخ وتطور الروبوتات
يتتبع مسار الروبوتات من الأتمتة المبكرة إلى الأنظمة الذاتية الحديثة. يضع سياقًا لفهم سبب وجود نماذج التصميم الحالية.
الدرس 2 • تصنيفات الروبوتات وتطبيقاتها
يصنف الروبوتات حسب الشكل والتنقل ومجال التطبيق. يربط التصنيف بمتطلبات التصميم التي سيواجهها المتدربون طوال المقرر.
الدرس 3 • السلامة والأخلاقيات في الروبوتات
يقدم معايير السلامة الوظيفية وتقييم المخاطر والاعتبارات الأخلاقية للأنظمة الذاتية. يرسخ فهم الممارسة الهندسية المسؤولة لدى المتدربين منذ اليوم الأول.
الدرس 4 • التخصصات الأساسية في الروبوتات
يحدد تقاطعات الهندسة الميكانيكية والإلكترونيات وعلوم الحاسب ونظرية التحكم. يتعرف المتدربون على أي تخصص يتحكم في كل قرار تصميمي.
الدرس 5 • تشريح النظام الروبوتي
يحلل روبوتًا كاملاً إلى مشغلات وأجهزة استشعار ووحدات تحكم وطبقات اتصال. يوفر بنية مرجعية تُستخدم في جميع الفصول اللاحقة.

الفصل 2عرض التفاصيل

الرياضيات للروبوتات

الدرس 1 • التفاضل والتكامل والمعادلات التفاضلية
يغطي المشتقات والتكاملات والمعادلات التفاضلية العادية كأدوات لنمذجة ديناميكا الروبوت والتحكم فيه. يهيئ المتدربين لتحليل المصفوفة اليعقوبية وتحليل فضاء الحالة.
الدرس 2 • أطر الإحداثيات والتحويلات
يقدم الإحداثيات المتجانسة ومصفوفات الدوران وتركيب الإطارات. يعبر المتدربون عن المواضع والتوجهات بالنسبة لأي إطار مرجعي.
الدرس 3 • الاحتمالات والإحصاء للروبوتات
يقدم التوزيعات الاحتمالية ونظرية بايز والنماذج الغاوسية المستخدمة في دمج المستشعرات وتحديد المواقع. يدعم فصلي الإدراك وتحديد المواقع والخرائط المتزامن (SLAM).
الدرس 4 • أساسيات الجبر الخطي
يراجع المتجهات والمصفوفات والتحويلات كلغة لهندسة الروبوت. يدعم بشكل مباشر حسابات إطار الإحداثيات في الأقسام اللاحقة.
الدرس 5 • أساسيات التحسين
يغطي الانحدار التدرجي والتحسين المقيد وطرق المربعات الصغرى المطبقة على تخطيط الروبوت ومعايرته. يحل المتدربون مسائل التحسين الأساسية تحليليًا وعدديًا.

الفصل 3عرض التفاصيل

الحركيات والديناميكا للروبوت

الدرس 1 • الحركيات السرعية والمصفوفة اليعقوبية
يستنتج المصفوفة اليعقوبية لربط السرعات المفصلية بسرعات المؤثر النهائي. يستخدم المتدربون المصفوفة اليعقوبية للتحكم في السرعة وتحليل القوى.
الدرس 2 • الحركيات الأمامية
يطبق بارامترات دينافيت-هارتنبرغ لحساب وضعية المؤثر النهائي من زوايا المفاصل. يبني المتدربون نماذج حركية لتشكيلات الروبوت القياسية.
الدرس 3 • السرعة الاتجاهية والتسارع
يحدد الموضع والتوجه والسرعة الاتجاهية والتسارع للأجسام الصلبة في الفضاء ثلاثي الأبعاد. يؤسس الرموز المستخدمة في أقسام الحركيات والديناميكا.
الدرس 4 • الحركيات المعكوسة
يحل التشكيلات المفصلية التي تحقق وضعية المؤثر النهائي المطلوبة باستخدام طرق تحليلية وعددية. يتناول حالات التفرد والتكرار.
الدرس 5 • ديناميكا الروبوت
يصوغ معادلات الحركة باستخدام طريقتي نيوتن-أويلر ولاغرانج. يحسب المتدربون عزم الدوران المطلوب للمسارات المخطط لها.

الفصل 4عرض التفاصيل

المشغلات وأجهزة الاستشعار والعتاد

الدرس 1 • التكامل المادي والربط البيني
يتناول المتحكمات الدقيقة والحواسيب أحادية اللوحة ونواقل الاتصال وقيود الزمن الحقيقي. يبني المتدربون حزمة عتاد وظيفية لروبوت بسيط.
الدرس 2 • المشغلات الهيدروليكية والهوائية
يغطي المشغلات التي تعمل بقوى الموائع للتطبيقات عالية القوة والمتوافقة. يقوم المتدربون بتقييم المفاضلات مقابل البدائل الكهربائية.
الدرس 3 • أجهزة الاستشعار الاستقبالية
يغطي الكاميرات و LiDAR وأجهزة الاستشعار فوق الصوتية والأشعة تحت الحمراء للإدراك البيئي. يختار المتدربون أجهزة الاستشعار بناءً على متطلبات المدى والدقة وزمن الاستجابة.
الدرس 4 • أجهزة الاستشعار الداخلية
يقدم المشفرات ووحدات قياس القصور الذاتي (IMU) ومستشعرات القوة-عزم الدوران واستشعار عزم المفصل لتقدير الحالة الداخلية. يقوم المتدربون بمعايرة وقراءة بيانات المستشعر في الزمن الحقيقي.
الدرس 5 • تقنيات المشغلات الكهربائية
يقارن محركات التيار المستمر والمحركات عديمة الفرش والمحركات الخطوية والمحركات المؤازرة من حيث عزم الدوران والسرعة وتعقيد التحكم. يطابق المتدربون نوع المشغل مع متطلبات التطبيق.

الفصل 5عرض التفاصيل

أنظمة التحكم في الروبوت

الدرس 1 • التحكم المعتمد على النموذج والتحكم بعزم الدوران المحسوب
يستخدم النموذج الديناميكي للروبوت لإلغاء اللاخطية وتحقيق ديناميكا خطأ خطية. يطبق المتدربون التحكم بعزم الدوران المحسوب في المحاكاة.
الدرس 2 • التحكم الحديث في فضاء الحالة
يصوغ التحكم في الروبوت في فضاء الحالة ويصمم وحدات تحكم بوضع الأقطاب ومنظم تربيعي خطي (LQR). يوسع نطاق التحكم الكلاسيكي ليشمل الأنظمة متعددة المدخلات والمخرجات.
الدرس 3 • التحكم التكيفي والمتين
يقدم التكيف البارامتري والتصميم المتين للأنظمة ذات الديناميكا غير المؤكدة. يقارن المتدربون الاستراتيجيات التكيفية والمتينة في مهام قياسية.
الدرس 4 • تصميم وضبط التحكم PID
يطبق وحدات التحكم التناسبي-التكاملي-التفاضلي ويطبق طرق ضبط منهجية. يضبط المتدربون حلقات PID للتحكم في موضع المفصل وسرعته.
الدرس 5 • أساسيات نظرية التحكم
يراجع التحكم في الحلقة المفتوحة مقابل الحلقة المغلقة ودوال النقل ومعايير الاستقرارية. يوفر الأساس النظري لجميع تصميمات وحدات التحكم في هذا الفصل.

الفصل 6عرض التفاصيل

إدراك الروبوت ودمج المستشعرات

الدرس 1 • معالجة الإشارات للروبوتات
يغطي الترشيد وتحليل فورييه وتوصيف الضوضاء لدفقات بيانات المستشعر. يهيئ المتدربين لمعالجة البيانات مسبقًا قبل تطبيق الخوارزميات عالية المستوى.
الدرس 2 • ترشيح كالمان ومتغيراته
يستنتج مرشح كالمان للأنظمة الخطية ويمدده إلى مرشح كالمان الموسع (EKF) ومرشح كالمان غير المتبلور (UKF) للروبوتات اللاخطية. يدمج المتدربون بيانات وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) والمشفر لتقدير الحالة.
الدرس 3 • بنى دمج المستشعرات المتعددة
يصمم خطوط أنابيب دمج مركزية ولا مركزية تجمع بين الرؤية و LiDAR ووحدة قياس القصور الذاتي (IMU). يقوم المتدربون بتقييم دقة الدمج مقابل خطوط الأساس ذات المستشعر الواحد.
الدرس 4 • أساسيات رؤية الحاسب
يقدم تكوين الصورة واكتشاف السمات وخوارزميات الرؤية الكلاسيكية لإدراك الروبوت. يستخرج المتدربون السمات ويطابقونها من صور الكاميرا.
الدرس 5 • الإدراك ثلاثي الأبعاد وسحب النقاط
يعالج بيانات LiDAR وكاميرا العمق إلى سحب نقاط ثلاثية الأبعاد لاكتشاف الأجسام ورسم الخرائط. يطبق المتدربون خوارزمية أقرب نقطة متكررة (ICP) وتقدير العمودي على مجموعات بيانات حقيقية.

الفصل 7عرض التفاصيل

تخطيط الحركة والملاحة

الدرس 1 • فضاء التشكيل وتمثيلاته
يحدد فضاء التشكيل والعوائق والفضاء الحر كإعداد رياضي للتخطيط. يبني المتدربون تمثيلات فضاء التشكيل للروبوتات ثنائية وثلاثية الأبعاد.
الدرس 2 • خوارزميات التخطيط القائمة على الرسوم البيانية
يطبق خوارزميات ديكسترا و A* و D* على خرائط الشبكة والرسوم البيانية. يقارن المتدربون بين الاكتمال والمثالية والتكلفة الحسابية.
الدرس 3 • التخطيط القائم على أخذ العينات
يغطي الخرائط الاحتمالية (PRM) وأشجار الاستكشاف العشوائي سريعة النمو (RRT) للفضاءات عالية الأبعاد. يخطط المتدربون لحركات الذراع في بيئات مزدحمة.
الدرس 4 • تحديد المواقع ورسم الخرائط بشكل متزامن (SLAM)
يقدم SLAM كتقدير مشترك لوضعية الروبوت والخريطة باستخدام SLAM القائم على مرشح كالمان الموسع (EKF-SLAM) و SLAM القائم على الرسوم البيانية. يقوم المتدربون بتشغيل خط أنابيب SLAM على مجموعة بيانات مسجلة.
الدرس 5 • تحسين المسار
يصوغ تخطيط الحركة كمسألة تحسين مع قيود ديناميكية وعوائق. يولد المتدربون مسارات سلسة ومثلى زمنيًا.

الفصل 8عرض التفاصيل

برمجة الروبوتات وتكامل الأنظمة

الدرس 1 • بنية نظام تشغيل الروبوت (ROS)
يشرح عُقد ROS والموضوعات والخدمات والإجراءات كالعمود الفقري للاتصال في الروبوتات الحديثة. يبني المتدربون تطبيق ROS متعدد العقد ويشغلونه.
الدرس 2 • بيئات المحاكاة
يستخدم أجهزة محاكاة فيزيائية لتطوير واختبار برمجيات الروبوت قبل النشر على العتاد. يقوم المتدربون بنمذجة روبوت في المحاكاة والتحقق من صحة سلوك وحدة التحكم.
الدرس 3 • مشروع تكامل النظام الختامي
يجمع كفاءات المقرر الدراسي في تطبيق روبوتي كامل بدءًا من المتطلبات وصولاً إلى العرض التوضيحي. يقوم المتدربون بتوثيق قرارات التصميم وتقديم النتائج للأقران.
الدرس 4 • الاختبار وتصحيح الأخطاء والتحقق من الصحة
يقدم اختبار الوحدة واختبار التكامل والتحقق من الصحة باستخدام العتاد في الحلقة للأنظمة الروبوتية. يكتب المتدربون مجموعات اختبار ويشخصون الأعطال بشكل منهجي.
الدرس 5 • بنية البرمجيات للروبوتات
يطبق التصميم المعياري وأشجار السلوك وآلات الحالة المحدودة لبناء برمجيات روبوت معقدة. يعيد المتدربون هيكلة برنامج كلي إلى بنية قابلة للصيانة.

الشهادة

شهادتك الصالحة للتخرج

هذا الدورة مخصصة لك:

المهندسون الميكانيكيون: حريصون على إضافة مهارات البرمجيات والتحكم إلى أدواتهم.
المهندسون الكهربائيون: الراغبون في الانتقال إلى تطوير أنظمة الروبوتات المتكاملة.
خريجو علوم الحاسوب: المستعدون لتطبيق الخوارزميات على الآلات المادية الواقعية.
الهواة المبدعون: الذين بنوا مشاريع أساسية ويريدون الآن عمقاً هندسياً دقيقاً.
فنيو الأتمتة: الساعون للتقدم إلى أدوار التصميم والبرمجة مهنياً.
محولوا المسار المهني: ذوو خلفية في STEM ويطمحون لدخول صناعة الروبوتات.

ماذا يقول طلابنا

آراء من درسوا معنا:

دروسكم مثالية. اشتريت الباقة السنوية، وأخيراً أصبح لدي الفرصة لمتابعة مواضيع متنوعة تهمني دون الحاجة لتغيير المنصة... أشكركم على كل ما تقومون به، لقد أوصيت بكم لأشخاص آخرين...