8D07116 Робототехнические системы в КазНУ им. аль-Фараби

Целью изучения дисциплины «Академическое письмо» является развитие у докторантов PhD соответствующих профессиональных компетенций, направленных на формирование готовности и способности научно-педагогических кадров к реализации собственных исследовательских проектов, программ в области робототехники и мехатроники, и представлению их результатов в письменной форме в соответствии с законодательными нормами Республики Казахстан и международного академического сообщества, умение проявлять публикационную активность на национальном и иностранном языке. В результате изучения дисциплины докторанты будут способны: 1. Формулировать продуктивные исследовательские вопросы; формулировать цель, задачи, предмет и объект научной работы в области робототехники и мехатроники; подготовить описание научного исследования в области робототехники и мехатроники на казахском, русском или английском языке с целью опубликования результатов в высокорейтинговом журнале. 2. Ориентироваться в литературе по теме исследования, пользоваться библиографическими ресурсами и поисковыми системами для научной работы, включая электронные базы данных; 3. Аргументированно излагать положения своего исследования, подкрепляя фактами и примерами. 4. Подготовить и осуществить подачу документов на получение охранного документа. 5. Агументированно провести дисскуссию по теме исследования с целью раскрытия исследовательского вопроса и выработки методологического инструментария для реализации научного проекта. Реализовать научный проект в соответствии с требованиями конкурсной документации или в рамках инициативных исследований. 6. Составить рецензию на научный проект/статью/диссертацию.В рамках изучения дисциплины «Академическое письмо» расматриваются основные аспекты составления академических текстов на казахском, русском и английском языках с целью опубликования результатов научных исследований в виде диссертаций, научных статей или проектных заявок. Изучаются особенности написания проектных заявок для конкурсной документации на получение финансирования для научных исседований; патентных заявок и заявок на получение авторских свидетельств. Этот курс включает в себя изучение основных аспектов для формулирования целей, задач, актуальности исследования и т.п. в области робототехники и мехатроники. Обучающиеся познакомятся с тем, как осуществлять комплексные исследования, в том числе междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения, научаться производить описание проделанной исследовательской работы в области робототехники и мехатроники на казахском, русском и английском языках.

Курс формирует системное базовое представление об интеллектуальных системах, дает знания о современных методах исследования интеллектуальных систем роботов. Изучаются методы разработки новейших интеллектуальных систем роботов: наземной экстремальной робототехники, космической робототехники и биоробототехники. Изучаются методы искусственного интеллекта, экспертных систем и нейросетевых структур, технологии ассоциативной памяти, нечёткой логики и ситуационного управления.

Цель дисциплины: изучение методов проектирования гуманоидных роботов. В результате изучения дисциплины докторант должен: знать: - современные структуры гуманоидных роботов; - современные подходы к проектированию гуманоидных роботов; - перспективы развития основных компонентов гуманоидных роботов; - современные компьютерные системы проектирования для проектирования модулей гуманоидных роботов. уметь: -применять изученные методы для проектирования гуманоидных роботов; - применять современные компьютерные системы проектирования для проектирования гуманоидных роботов. владеть: -навыками использования современных методов проектирования гуманоидных роботов.

Цель дисциплины: научить докторантов исследовать динамику роботов как сложных мехатронных систем с элементами электроники и механических систем, применить методы изучения механизмов машин и электронных устройств в исследовании (интегрировании) сложных робототехнических систем. Научить использовать эти знания для исследования динамики мобильных роботов. Данная дисциплина состоит из следующих разделов: -Системный подход в мехатронике, изучения понятий: системы, модели, надежность, управляемость, наблюдаемость. Методы анализа и синтеза линейных динамических систем. -Подсистемы мехатронных систем: модели механических подсистем; актуаторы; сенсоры; автоматы; двоичные и цифровые системы управления. -Динамика мобильных роботов: Динамика колесных мобильных роботов (двухколесного, трехколесного, четырехколесного); динамика шагающего мобильного робота; основные уравнения математической модели динамики робота; приближенные модели решения динамики мобильных роботов. -Основы динамики и управления беспилотными летательными аппаратами: основные уравнения динамики беспилотных летательных аппаратов; задачи управления летательными аппаратами с учетом различных факторов.

Цель дисциплины: научить докторантов исследовать динамику роботов как сложных мехатронных систем с элементами электроники и механических систем, применить методы изучения механизмов машин и электронных устройств в исследовании (интегрировании) сложных робототехнических систем. Научить использовать эти знания для исследования динамики мобильных роботов. Данная дисциплина состоит из следующих разделов: -Системный подход в мехатронике, изучения понятий: системы, модели, надежность, управляемость, наблюдаемость. Методы анализа и синтеза линейных динамических систем. -Подсистемы мехатронных систем: модели механических подсистем; актуаторы; сенсоры; автоматы; двоичные и цифровые системы управления. -Динамика мобильных роботов: Динамика колесных мобильных роботов (двухколесного, трехколесного, четырехколесного); динамика шагающего мобильного робота; основные уравнения математической модели динамики робота; приближенные модели решения динамики мобильных роботов.

Цель дисциплины: формирование знаний и профессиональной компетентности докторантов в области исследований и проектирования параллельных роботов; В результате изучения дисциплины докторант должен: знать: - разработка структурных схем параллельных роботов. - определение геометрических параметров параллельных роботов. - решение прямых и обратных задач кинематики параллельных роботов. уметь: -применять изученные методы для проектирования параллельных роботов; - применять современные компьютерные системы проектирования для проектирования параллельных роботов. владеть: -навыками использования современных методов проектирования параллельных роботов - современными компьютерными системами проектирования для проектирования параллельных роботов.

Цель дисциплины: изучить фундаментальные основы технического зрения и научиться применять машинное обучение для решения задач технического зрения. В результате изучения дисциплины докторант должен: знать: - особенности формирования изображений, методы выделения, поиска и распознавания объектов на изображений, - ключевые программные средства по разработке систем анализа и изображений; уметь: - разрабатывать методы и алгоритмы технического зрения, - разрабатывать программное обеспечения для поиска, анализа и описание объектов на изображении или видеопоследовательности; владеть: -практическими навыками проектирования, разработки, внедрения и сопровождения приложений анализа изображений, направленных на решение задач технического зрения в мехатронике и робототехнике.

Цель дисциплины – научить докторантов грамотно использовать САПР для конструкторского и технологического проектирования по обеспечению жизненного цикла роботов и освоит последовательно CAD, CAE и CAM на примере отдельных мобильных роботов и роевой робототехники. Научиться проводить сравнительный анализ результатов САПР с результатами аналитический вычислений на основе простых математических моделей роботов.Данная дисциплина состоит из следующих разделов: - Основные элементы роботов: манипуляторы и схваты; двигатели; приводы. Математическое моделирование двигателя и манипулятора. Вопросы оптимизации конструкции манипулятора и управления. Сенсорная подсистема. Управляющая подсистема. Управление роем роботов. - САПР и их связь с робототехникой. Характеристика современного состояния САПР. Моделирование миниробота на платформе аналитических вычислений MATLAB и (или) Maple. Освоение процесса конструкторского и технологического проектирования CAD/CAE/CAM миниробота на комплексе Autodesk Inventor. - Оценка научных и инженерных решений в робототехнике с применением САПР: геометрическое моделирование, параметрическое моделирование, прямая и обратная задача кинематики, задача анализа динамики, задача параметрической оптимизации, конечно-элементный анализ.

Целью изучения дисциплины «Методы научных исследований» является формирование у докторантов PhD представлений о методах научных исследований в робототехнике и мехатронике, формирование исследовательской компетентности и их готовности применять полученные знания и умения в организации собственного научного исследования и организации научно-исследовательской работы в своей профессиональной деятельности. В результате изучения дисциплины докторанты будут способны: 1. Осуществлять самостоятельно научно-исследовательскую деятельность по актуальным проблемам в области робототехники и мехатроники с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий. 2. Анализировать смысл структурообразующих понятий: актуальность темы, цель и задачи исследования; формулировать проблему, объект, предмет, гипотезу исследования, методологические основы. 3. Знать методы, различия и особенности эмпирического и теоретического исследования; 4. Интерпретировать результаты научного исследования, оценивать границы их применимости, перспективы дальнейших исследований; обработать различные типы данных из области робототехники и мехатроники, получать и использовать данные в экспериментах или наблюдениях; 5. Развивать навыков обобщения и аргументированного представления результатов экспериментальных данных. 6. Использовать пакеты прикладных программ для решения задач анализа и интерпретации данных и на основе анализа данных разработать практические рекомендации, делать заключенияВ рамках изучения дисциплины «Методы научных исследований» расматриваются: - Методология и методика научного исследования в робототехнике и мехатронике; - Основные методы поиска информации для научного исследования; - Планирование научно-исследовательской работы; - Математические основы планирования эксперимента; - Процедуры подготовки, оформления и защиты докторской диссертаций.

Участвовать в реализации учебного процесса образовательной организации с использованием инновационных образовательных технологий и методик обучения для формирования профессиональных компетенций обучающихся и исследователей, определять содержание курса и формировать учебно-методическое обеспечение для учебного процесса в рамках образовательной программы «Робототехнические системы».

Применять современные методы исследования, моделирования и проектирования для создания новых классов мехатронных и робототехнических систем, включая интеллектуальные робототехнические системы и мобильные роботы.

Научно-обоснованно анализировать и оценивать современные научные достижения в области робототехники для генерирования новых идей при решении исследовательских и практических задач, формулирования и решения нетиповых задач конструкторского характера при проектировании, изготовлении и эксплуатации новых робототехнических систем и научного руководства проведением исследований по научным проблемам робототехники фундаментального и прикладного характера.

Разрабатывать методы исследования и моделирования мехатронных и робототехнических систем различного назначения, в том числе, обладающими элементами искусственного интеллекта и технического зрения; разрабатывать и исследовать перспективные алгоритмы и способы управления мехатронными и робототехническими системами.

Проводить научно-исследовательскую экспертизу законченных исследований и экспериментальных разработок для обобщения полученных результатов исследований, планирования и проведения экспериментальных исследований с последующим адекватным оцениванием получаемых результатов; применять результаты научно-исследовательской деятельности в работах по созданию и исследованию перспективных робототехнических и мехатронных систем, новых образцов манипуляционных, мобильных, гуманоидных и параллельных роботов; внедрения научных исследований и разработок в производство.

Профессионально излагать результаты своих исследований и представлять их в виде научных публикаций, информационно-аналитических материалов и презентаций для объективного оценивания профессионального уровня результатов научных исследований, в том числе с помощью международных баз данных публикационной активности; для представления полученных результатов в профессиональном сообществе и опубликования результатов исследований в академических изданиях.

Использовать современные методы и технологии научной коммуникации на государственном и иностранном языках для профессионального взаимодействия с коллегами и зарубежными партнерами с целью улучшения практики образования и науки, участия в работе отечественных и международных исследовательских коллективов и в научных дискуссиях в академической и профессиональной среде по решению научных и научно-образовательных задач, проведения совместных исследований в области робототехники и привлечения дополнительного финансирования.

Следовать этическим нормам в профессиональной деятельности, владеть культурой научного исследования, в том числе с использованием новейших информационно-коммуникационных технологий, планировать и решать задачи собственного профессионального и личностного развития, приобщать обучающихся к системе социальных ценностей и толерантному взаимодействию в обществе для формирования профессионально значимых качеств обучающихся.