🔴 Level 3 — Инженер

Level 3: Технологии будущего

🎯 Твоя миссия
Ты прошёл базовую подготовку. Теперь время освоить передовые технологии, которые используются в автономных автомобилях, дронах и промышленных роботах.

Учебный план

#	Урок	Время	Ключевые технологии
1	Математика движения	120 мин	FK/IK, системы координат
2	Слияние датчиков	120 мин	Kalman, комплементарный фильтр
3	Карта и локализация	120 мин	Одометрия, SLAM
4	ROS 2 — мозг робота	180 мин	Промышленный стандарт

Ключевые понятия уровня

1. Кинематика: где я и куда могу попасть?

$$ \vec{p} = f(\theta_1, \theta_2, ..., \theta_n) $$$$ \vec{\theta} = f^{-1}(\vec{p}) $$

2. Sensor Fusion: истина из шума

Ни один датчик не идеален. Фильтр Калмана объединяет данные:

$$ \hat{x}_k = \hat{x}_{k-1} + K_k(z_k - H\hat{x}_{k-1}) $$

где $K_k$ — коэффициент Калмана, балансирующий доверие к предсказанию и измерению.

3. SLAM: строю карту, пока езжу

Simultaneous Localization And Mapping — одновременная локализация и картографирование.

┌─────────────────────────────────────────────┐
│                   SLAM                       │
│                                             │
│   Датчики ──► Локализация ◄──► Карта        │
│      │              │            │          │
│      ▼              ▼            ▼          │
│   LiDAR        "Где я?"    "Что вокруг?"    │
│   Камера                                    │
│   IMU                                       │
└─────────────────────────────────────────────┘

4. ROS 2: язык роботов

Robot Operating System — не ОС, а фреймворк для разработки.

┌─────────┐    topic    ┌─────────┐
│  Node   │ ──────────► │  Node   │
│ Camera  │  /image     │  AI     │
└─────────┘             └─────────┘
                              │
                              ▼ /cmd_vel
                        ┌─────────┐
                        │  Node   │
                        │ Motors  │
                        └─────────┘

После этого уровня ты сможешь:

✅ Рассчитать кинематику манипулятора
✅ Реализовать фильтр Калмана для IMU
✅ Понять принципы SLAM-алгоритмов
✅ Создать ROS 2 проект с несколькими узлами
✅ Работать с симулятором Gazebo

Проекты уровня

🦾 Проект 1: Манипулятор

3-DOF робо-рука с инверсной кинематикой.

🚁 Проект 2: Стабилизация

Квадрокоптер или гимбал с IMU + Kalman.

🗺️ Проект 3: Автономная навигация

Мобильный робот с LiDAR и Nav2 в ROS 2.

Материалы для уровня

Оборудование:

Raspberry Pi 4 / Jetson Nano
IMU: MPU6050 или BNO055
LiDAR: RPLidar A1 или TFmini Plus
Энкодеры на колёсах
Камера (USB или CSI)

Софт:

Ubuntu 22.04 + ROS 2 Humble
Gazebo — симулятор
RViz2 — визуализация
Nav2 — навигационный стек

Симуляция (без железа):

Isaac Sim (NVIDIA) — продвинутый симулятор
Gazebo — стандарт для ROS 2
Webots — альтернатива с хорошей документацией

Связь со справочником

Этот уровень — введение. Для глубокого погружения:

Тема урока	Раздел справочника
Кинематика	concepts/kinematics
Sensor Fusion	software/algorithms
IMU	sensors/navigation/imu
ROS 2	software/os/ros

Готов к передовым технологиям? Начни с «Математика движения» 🔬