應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些方面的知識(shí),才能適應(yīng)機(jī)器人研發(fā)的工作?
這里有必要提醒各位注意一個(gè)技術(shù)人員容易忽略的基礎(chǔ)事實(shí): 【機(jī)器人學(xué)是一門高度交叉的工程學(xué)科】為什么要說(shuō)這個(gè)?是因?yàn)檫@里面有兩個(gè)重要的詞:交叉、工程。下面是分開討論: 【交叉】意味著機(jī)器人學(xué)涉及的知識(shí)范圍非常廣泛,上至院士,下至愛好者,沒(méi)有能一個(gè)人搞定所有事的。中國(guó)學(xué)術(shù)界,一般來(lái)說(shuō)傾向于把涉及的技術(shù)分為三大類:感知、認(rèn)知、動(dòng)作,近年來(lái)又補(bǔ)充了協(xié)同,這里簡(jiǎn)單介紹: 1.感知技術(shù)核心的是傳感基礎(chǔ),其中包括了:傳感器(各類傳感器,基于什么原理的都有)、信號(hào)處理(核心使用的技術(shù)是各類濾波、多傳感器融合等)、模式識(shí)別(視覺(jué)、語(yǔ)音、運(yùn)動(dòng)捕捉等)等等。 2.認(rèn)知是理解環(huán)境的部分,現(xiàn)在主流的核心手段是(基于認(rèn)知科學(xué)的)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。人機(jī)交互的理解部分一般也放在這里。 3.動(dòng)作是從事的人最多的部分,傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人幾乎所有問(wèn)題都在這里面。動(dòng)作首先包括了機(jī)械、電子(拖動(dòng))這些看得見的部分,然后還包括了于控制理論為核心的運(yùn)動(dòng)控制,規(guī)劃理論為核心的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃, 4.協(xié)同是后來(lái)被補(bǔ)充進(jìn)體系的(暫定,未普遍接受),主要包括了網(wǎng)絡(luò)化和多機(jī)器人。網(wǎng)絡(luò)化大部分問(wèn)題是工程性質(zhì)的。多機(jī)器人則主要研究如果每個(gè)機(jī)器人單獨(dú)決策時(shí),如何全局最優(yōu)等問(wèn)題。 【工程】機(jī)器人是工程學(xué)科,意味著你不能理科思維去學(xué)習(xí)他。你無(wú)法通過(guò)【學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論=》推演出各種問(wèn)題答案】這條路走下去,因?yàn)樗械难芯慷际腔凇灸愕南到y(tǒng)使用了什么設(shè)備】為基礎(chǔ)的。所以搞這行的基礎(chǔ)之一就是,你要知道你有什么可以使用的。 對(duì)于一般的團(tuán)隊(duì),通常機(jī)電部分和軟件算法部分至少是不同人的(普通嵌入式軟件歸機(jī)電部分,但復(fù)雜閉環(huán)之類的可能歸算法)。對(duì)于一個(gè)具體的人來(lái)說(shuō),一般我們都會(huì)具體的區(qū)分這個(gè)人是做機(jī)器人哪部分的,而各部分之間的基礎(chǔ)技術(shù)可能完全不同。 【問(wèn)題來(lái)了】學(xué)挖掘機(jī)……恩,不,學(xué)機(jī)器人到底需要什么技術(shù)呢?看到這里題主肯定更迷茫了,這么多怎么學(xué)?實(shí)際上說(shuō),我們肯定不需要都學(xué),這里給出一些典型的場(chǎng)景和搭配,名字都一般的俗稱,給題主一些參考: 【搞系統(tǒng)的】通常指那些構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)的領(lǐng)軍型人物,這類人是典型的工程師,知識(shí)結(jié)構(gòu)以了解所有相關(guān)學(xué)科進(jìn)展為基礎(chǔ)。很多情況下,這類人才都是做各種填補(bǔ)空白的項(xiàng)目,擅長(zhǎng)領(lǐng)域相關(guān)的分析。知識(shí)結(jié)構(gòu)大多以機(jī)電出身,少有機(jī)器學(xué)習(xí)和軟件出身。 【搞機(jī)的】機(jī)械、傳動(dòng)、電機(jī)(選型等)、液壓、底盤等等技術(shù)為基礎(chǔ),是機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是國(guó)內(nèi)幾人領(lǐng)域的主力軍。通常在扎實(shí)的設(shè)計(jì)能力上,要求有限元等分析手段。是很強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)的類型。 【搞電的】嵌入式(包括其中的軟件)、傳感器、驅(qū)動(dòng)、閉環(huán)控制(PID等)、濾波、通訊協(xié)議等等技術(shù)是必須的,尤其要求見過(guò)的東西多。 【搞軟的】很不幸,這個(gè)比傳統(tǒng)的軟件概念大很多,除了通訊、UI之外,決策等算法問(wèn)題通通都要這些人來(lái)解決。甚至基本的機(jī)器視覺(jué)、多機(jī)協(xié)作都要掌握。 ==上面是工程型,下面是擴(kuò)充的細(xì)分研究== 【搞導(dǎo)航】注意,很多時(shí)候說(shuō)導(dǎo)航,解決的不是怎么從A到B的問(wèn)題,而是定位問(wèn)題:我在哪?核心技術(shù)大多數(shù)都是以貝葉斯濾波為基礎(chǔ)的(比如卡爾曼等)。如果細(xì)分,則搞SLAM的和搞GPS+慣性+航跡的會(huì)分為兩類。這些方向基本上獨(dú)立構(gòu)成問(wèn)題,專精即可。 【搞規(guī)劃】這個(gè)才是很多人以為的導(dǎo)航,簡(jiǎn)單版是路徑規(guī)劃,復(fù)雜的可能包括人的步態(tài)規(guī)劃。這個(gè)方向往往沒(méi)法完全獨(dú)立,大部分研究的人還同時(shí)在各種平臺(tái)上面做優(yōu)化,需要有工程分析能力。 【搞控制】這個(gè)就不是簡(jiǎn)單的控制了,而是那些“領(lǐng)先科技20年”的高端控制問(wèn)題,非線性什么的是至少的,需要強(qiáng)大的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。通常是搞理論或是專注于某個(gè)具體復(fù)雜應(yīng)用領(lǐng)域的人。 【搞識(shí)別】模式識(shí)別與機(jī)器人是千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,很多搞識(shí)別的也都搞機(jī)器人。但基礎(chǔ)知識(shí)和機(jī)器人學(xué)已經(jīng)沒(méi)什么關(guān)系了。 【搞動(dòng)力學(xué)】機(jī)械的特殊進(jìn)化方向,主要是由于其復(fù)雜性和在實(shí)際應(yīng)用中大量使用的估算方法,所以變得只有高端應(yīng)用和科研才會(huì)實(shí)際使用。 【搞智能】尤其以科大為代表,同樣機(jī)器人最后不是唯一對(duì)象了。 還有很多很多,人數(shù)相對(duì)少些,就不多說(shuō)了。注意后面的都是研究分化。還可以按特定領(lǐng)域分,這里就不列了。 如果你打算搞機(jī)器人,那么最好首先在基礎(chǔ)里面選一個(gè),著重自己的,同時(shí)了解其他幾個(gè)就好,如果有興趣??梢约?xì)化方向。搞機(jī)器人沒(méi)有嚴(yán)格上必須會(huì)的(或許英語(yǔ)是例外)。
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