Dieser Kurs ist Teil der Spezialisierung Spezialisierung Robotik

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Vijay Kumar

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Spezialisierung RobotikUniversity of Pennsylvania

Über diesen Kurs

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How can we create agile micro aerial vehicles that are able to operate autonomously in cluttered indoor and outdoor environments?  You will gain an introduction to the mechanics of flight and the design of quadrotor flying robots and will be able to develop dynamic models, derive controllers, and synthesize planners for operating in three dimensional environments.  You will be exposed to the challenges of using noisy sensors for localization and maneuvering in complex, three-dimensional environments.  Finally, you will gain insights through seeing real world examples of the possible applications and challenges for the rapidly-growing drone industry.
Mathematical prerequisites: Students taking this course are expected to have some familiarity with linear algebra, single variable calculus, and differential equations.

Programming prerequisites: Some experience programming with MATLAB or Octave is recommended (we will use MATLAB in this course.) MATLAB will require the use of a 64-bit computer.

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Dozent

Dozentenbewertung

4,58/5 (302 Bewertungen)

Vijay Kumar

Nemirovsky Family Dean of Penn Engineering and Professor of Mechanical Engineering and Applied Mechanics

School of Engineering and Applied Science

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von

University of Pennsylvania

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Lehrplan - Was Sie in diesem Kurs lernen werden

Inhaltsbewertung89%(10,984 Bewertungen)

Woche1

Woche 1

3 Stunden zum Abschließen

Introduction to Aerial Robotics

Welcome to Week 1! In this week, you will be introduced to the exciting field of Unmanned Aerial Robotics (UAVs) and quadrotors in particular. You will learn about their basic mechanics and control strategies and realize how careful component selection and design affect the vehicles' performance. This week also provides you with instructions on how to download and install Matlab. This software will be used throughout this course in exercises and assignments, so it is strongly recommended to familiarize yourself with Matlab soon. Tutorials to help you get started are also provided in this week.

3 Stunden zum Abschließen

16 Videos (Gesamt 74 min), 4 Lektüren, 2 Quiz

16 Videos

Unmanned Aerial Vehicles7mQuadrotors3mKey Components of Autonomous Flight1mState Estimation7mApplications3mMeet the TAs52Basic Mechanics4mDynamics and 1-D Linear Control10mDesign Considerations3mDesign Considerations (continued)4mAgility and Maneuverability7mComponent Selection4mEffects of Size4mSupplementary Material: Introduction3mSupplementary Material: Dynamical Systems3mSupplementary Material: Rates of Convergence3m

4 Lektüren

Setting up your Matlab programming environment10mMatlab Tutorials - Introduction to the Matlab Environment10mMatlab Tutorials - Programming Basics10mMatlab Tutorials - Advanced Tools10m

2 praktische Übungen

1.130m1.230m

Woche2

Woche 2

5 Stunden zum Abschließen

Geometry and Mechanics

Welcome to Week 2 of the Robotics: Aerial Robotics course! We hope you are having a good time and learning a lot already! In this week, we will first focus on the kinematics of quadrotors. Then, you will learn how to derive the dynamic equations of motion for quadrotors. To build a better understanding on these notions, some essential mathematical tools are discussed in supplementary material lectures. In this week, you will also complete your first programming assignment on 1-D quadrotor control. If you have not done so already, please download, install, and learn about Matlab before starting the assignment.

5 Stunden zum Abschließen

19 Videos (Gesamt 117 min)

19 Videos

Transformations16mRotations4mEuler Angles12mAxis/Angle Representations for Rotations14mAngular Velocity9mSupplementary Material: Rigid-Body Displacements6mSupplementary Material: Properties of Functions3mSupplementary Material: Symbolic Calculations in Matlab4mSupplementary Material: The atan2 Function2mSupplementary Material: Eigenvalues and Eigenvectors of Matrices5mSupplementary Material: Quaternions2mSupplementary Material: Matrix Derivative1mSupplementary Material: Skew-Symmetric Matrices and the Hat Operator4mFormulation3mNewton-Euler Equations6mPrincipal Axes and Principal Moments of Inertia6mQuadrotor Equations of Motion5mSupplementary Material: State-Space Form4mSupplementary Material: Getting Started With the First Programming Assignment3m

1 praktische Übung

2.130m

Woche3

Woche 3

5 Stunden zum Abschließen

Planning and Control

Welcome to Week 3! We have developed planar and three-dimensional dynamic models of the quadrotor. This week, you will learn more about how to develop linear controllers for these models. With this knowledge, you will be required to complete the second programming assignment of this course, which focuses on controlling the quadrotor in two dimensions. We encourage you to start working on the assignment soon. This week ends with a discussion on motion planning for quadrotors.

5 Stunden zum Abschließen

9 Videos (Gesamt 65 min)

9 Videos

2-D Quadrotor Control8m3-D Quadrotor Control7mTime, Motion, and Trajectories9mTime, Motion, and Trajectories (continued)9mMotion Planning for Quadrotors12mSupplementary Material: Minimum Velocity Trajectories from the Euler-Lagrange Equations2mSupplementary Material: Solving for Coefficients of Minimum Jerk Trajectories5mSupplementary Material: Minimum Velocity Trajectories3mSupplementary Material: Linearization of Quadrotor Equations of Motion5m

1 praktische Übung

330m

Woche4

Woche 4

5 Stunden zum Abschließen

Advanced Topics

Welcome to Week 4! So far, we have gone over the basics of developing linear controllers for quadrotors and motion planning. In this last week of the course, we will discuss some more advanced material on how to enable quadrotors to perform more agile maneuvers and to operate autonomously in teams. Note that the last programming assignment on quadrotor control in three dimensions uses material from the previous weeks. It is strongly recommended to start the assignment as soon as possible.

5 Stunden zum Abschließen

5 Videos (Gesamt 68 min)

Bewertungen

4.5

739 Bewertungen

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Top-Bewertungen von ROBOTICS: AERIAL ROBOTICS

von AJ21. Nov. 2017

Exceptional Material, not only are the concept are explained well, the supplementary material are provided for all possible requirement along side. Advance course with minimum prerequisite

von MB18. Feb. 2016

I liked the course and the assignments. I felt that the assignments covered materials which weren't part of the course or not explained well enough. I managed to get through them, but it felt lacking.

von LS25. Dez. 2017

The final coding assignment is hard and time consuming. Need more experience and knowledge before taking this course. However, I got through and learned quite a lot from this course.

von UM7. Apr. 2019

The course is very good and is designed such that even beginners can get a good grasp on the content that is made available. The discussion forums are great and help in making life easier.

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Über den Spezialisierung Robotik

The Introduction to Robotics Specialization introduces you to the concepts of robot flight and movement, how robots perceive their environment, and how they adjust their movements to avoid obstacles, navigate difficult terrains and accomplish complex tasks such as construction and disaster recovery. You will be exposed to real world examples of how robots have been applied in disaster situations, how they have made advances in human health care and what their future capabilities will be. The courses build towards a capstone in which you will learn how to program a robot to perform a variety of movements such as flying and grasping objects.

Häufig gestellte Fragen

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