يتناول المقرر الأسس الرياضية والفيزيائية لتحليل حركة الروبوتات والتحكم فيها. يبدأ بتمثيل موضع الأجسام واتجاهها في الفضاء، ثم ينتقل إلى الكينماتيكا الأمامية والعكسية لأذرع الروبوت، ونمذجة ديناميكيتها، وتخطيط مساراتها. ويجمع بين الجانب النظري والتطبيق العملي باستخدام أدوات المحاكاة والبرمجة.

محاور المقرر

1. مقدمة في الروبوتات: أنواعها، ومكوناتها، ودرجات الحرية، ومساحة العمل.
2. التمثيل المكاني: مصفوفات الدوران، وزوايا أويلر، والكواتيرنيونات، والمصفوفات المتجانسة.
3. الكينماتيكا الأمامية واصطلاح دينافيت–هارتنبرغ (D-H).
4. الكينماتيكا العكسية: الحلول التحليلية والعددية.
5. الكينماتيكا التفاضلية: مصفوفة جاكوبي، والسرعات، والأوضاع الشاذة (Singularities).
6. ديناميكا الروبوت: صياغة نيوتن–أويلر وصياغة لاغرانج.
7. تخطيط المسارات في فضاء المفاصل والفضاء الكارتيزي.
8. مقدمة في التحكم: تحكم PID والتحكم بالعزم المحسوب.
9. تطبيقات عملية ومحاكاة باستخدام MATLAB (Robotics Toolbox) أو ROS وGazebo.

مخرجات التعلم
بنهاية المقرر يكون الطالب قادرًا على:

• تمثيل موضع واتجاه الأجسام الصلبة رياضيًا في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
• اشتقاق نماذج الكينماتيكا الأمامية والعكسية لأذرع روبوتية تسلسلية.
• حساب مصفوفة جاكوبي وتحليل السرعات والأوضاع الشاذة.
• بناء معادلات الحركة الديناميكية للروبوت.
• تصميم مسارات حركة سلسة وتطبيق خوارزميات تحكم أساسية.
• محاكاة حركة الروبوت وتحليل أدائه باستخدام البرمجيات المتخصصة.