Курсовая по мехатронике и робототехнике в МФТИ: как работать с роботом, управлением и экспериментом без фиктивного направления

Запрос «курсовая по мехатронике и робототехнике в МФТИ» отражает реальную тематику, но в базовом наборе МФТИ на 2026 год отдельное направление 15.03.06 «Мехатроника и робототехника» не указано. При этом робототехника присутствует в учебных курсах и программах МФТИ.

Например, опубликован курс «Введение в робототехнику», который объединяет математику, мехатронику, информатику и искусственный интеллект, а на специализированном уровне есть программа «Современная механика и робототехника».

Официальные страницы:
https://cogmodel.mipt.ru/bachelor
https://pk.mipt.ru/master/2026_places/
https://pk.mipt.ru/bachelor/2026_places/

Сначала уточните, где выполняется работа

Это может быть курс:

• робототехники;
• управления;
• механики;
• computer vision;
• AI;
• embedded;
• системного анализа.

На титульном листе используйте реальную программу.

Выберите робототехническую функцию

Например:

• локализация;
• навигация;
• манипуляция;
• захват;
• стабилизация;
• слежение;
• планирование.

Не пишите «разработка робота» целиком.

Мобильная платформа

Для мобильного робота определите:

• тип шасси;
• привод;
• колёсную базу;
• датчики;
• среду.

Кинематическая модель зависит от конструкции.

Differential drive

Для двух ведущих колёс свяжите:

• angular wheel speeds;
• linear velocity;
• angular velocity.

Проверьте:

• оба колеса одинаково;
• противоположно;
• одно стоит.

Такие случаи легко ловят знак ошибки.

Одометрия

Интегрируйте движение во времени.

Но odometry drift неизбежен.

Причины:

• slip;
• wheel radius error;
• encoder quantization.

Покажите, как ошибка накапливается.

IMU

IMU даёт:

• acceleration;
• angular rate.

Но интегрирование accelerometer быстро дрейфует.

Нужна fusion или correction.

Не называйте IMU абсолютной системой позиционирования.

Kalman filter

Если используете фильтр, объясните:

• state;
• transition;
• measurement;
• covariance.

Не вставляйте библиотечную функцию без модели.

SLAM

Для SLAM задайте:

• sensor;
• environment;
• algorithm;
• map representation;
• metric.

Скрин карты является иллюстрацией, а не количественной проверкой.

Ground truth

Для оценки траектории нужен reference.

Это может быть:

• motion capture;
• размеченный маршрут;
• внешняя система;
• симулятор.

Без ground truth можно оценивать только косвенные признаки.

ATE

Absolute trajectory error позволяет сравнить траекторию с эталоном.

Если используете метрику, опишите alignment.

Не сравнивайте координаты из разных систем напрямую.

Планирование пути

Для grid map можно сравнить:

• Dijkstra;
• A*;
• D*;
• другие методы.

Метрики:

• длина;
• время;
• explored nodes.

Не делайте вывод только по одному лабиринту.

Heuristic

Для A* эвристика должна быть admissible, если нужен оптимальный путь при стандартных условиях.

Слишком агрессивная эвристика может изменить свойства алгоритма.

RRT

Для непрерывного пространства используйте:

• bounds;
• collision check;
• step;
• goal bias.

Так как алгоритм случайный, делайте серию запусков.

Манипулятор

Определите:

• degrees of freedom;
• link lengths;
• joint limits;
• end effector.

После этого решайте кинематику.

Jacobian

Он связывает joint velocity и end-effector velocity.

Также помогает анализировать singularity.

Покажите, где матрица теряет ранг.

Trajectory planning

Не двигайте сустав мгновенно из q0 в q1.

Сформируйте:

• position profile;
• velocity;
• acceleration.

Проверьте пределы привода.

Динамика

Для быстрого манипулятора нужны:

• mass matrix;
• Coriolis;
• gravity;
• torque.

Если курсовая не требует полного вывода, используйте модель библиотеки, но объясните параметры.

Контроллер

Можно исследовать:

• PID;
• LQR;
• MPC;
• nonlinear control.

Выбор зависит от модели и задачи.

Не выбирайте самый сложный метод ради названия.

LQR

Покажите:

• state;
• A, B;
• Q, R.

Матрицы весов отражают компромисс.

Не ставьте identity без обсуждения.

MPC

Для MPC сильная сторона - ограничения.

Покажите:

• horizon;
• constraints;
• cost;
• computation time.

Если controller не успевает за real-time, метод непрактичен.

Reinforcement learning

RL для робота требует особой осторожности.

Задайте:

• state;
• action;
• reward;
• environment.

Reward shaping может полностью менять поведение.

Не доказывайте эффективность одним удачным rollout.

Sim-to-real

Политика из симулятора может не работать на реальном роботе.

Причины:

• friction;
• delay;
• sensor noise;
• unmodeled dynamics.

Проверьте robustness или domain randomization, если это соответствует теме.

Computer vision

Для visual navigation или grasping укажите:

• camera;
• calibration;
• frame;
• latency.

Ошибка камеры превращается в ошибку управления.

Calibration

Для камеры и робота может понадобиться:

• intrinsic;
• extrinsic;
• hand-eye.

Покажите reprojection error или другой критерий.

ROS

Архитектура:

sensor -> localization -> planning -> control.

Покажите topics/services и частоты.

Не вставляйте `rosgraph` без объяснения.

Timestamp

Для sensor fusion важно синхронизировать время.

Данные камеры и IMU с разными timestamp могут давать ошибку.

Real-time

Контур управления должен укладываться в period.

Измерьте:

• mean;
• p95;
• worst case.

Не называйте программу real-time только потому, что она быстрая на ноутбуке.

Симулятор

Используйте Gazebo, Webots, PyBullet или другой инструмент.

Но параметры модели должны быть зафиксированы.

Не меняйте friction между вариантами незаметно.

Эксперимент

Хороший набор:

• простой сценарий;
• нормальный;
• сложный;
• возмущение.

Сравните одинаковые метрики.

Повторность

Для случайного planner или RL делайте несколько runs.

Покажите median и spread.

Один запуск слаб.

Безопасность

Для реального робота:

• emergency stop;
• speed limit;
• collision zone;
• current limit.

Эксперимент не должен создавать риск ради красивого видео.

Практическая глава

Схема:

1. реальный курс;
2. задача;
3. модель;
4. sensors;
5. algorithm;
6. simulation;
7. robot;
8. experiment;
9. errors;
10. limitation.

Что учитывать в МФТИ

В 2026 году робототехника в МФТИ является реальной междисциплинарной областью, но поисковая формулировка не должна превращаться в вымышленное название отдельного бакалаврского направления.

Привязывайте работу к фактическому курсу или программе.

Защита

Будьте готовы вывести кинематику, показать sensor model, объяснить planner/controller, назвать метрику и показать различие simulation vs real.

Сильная робототехническая курсовая в МФТИ показывает физическую модель и воспроизводимый эксперимент, а не только демонстрацию движущегося устройства.