31

如果他/她想进入机器人技术并构建机器人技术，他/她应该在大学学习什么？到目前为止，“机电一体化”似乎是我正在寻找的领域？我看了一些简单的“机器人”课程，但它们似乎只涉及电气和计算机工作，不包括构建机器人机械部件的任何细节？

4

5 回答 5

90

我是一名专业的机器人研究顾问，在 SRI International 和 JPL 等组织工作了 30 年。

与计算机一样，机器人技术在软件和硬件之间有着相当大的鸿沟。硬件进一步细分为执行器和传感器。

如果你说“我想进入计算机”，我会解释说只有少数硬件工程师真正设计和制造物理计算机——大多数研究人员假设硬件和固件已经构建，然后他们担心软件——如何使系统真正工作。

与机器人类似，构建硬件是机械工程师（设计结构和散热）的工作，而电力电气工程师（指定电机）和计算机工程师（设计固件芯片）则需要一些零碎的工作。下一代机器人也使用工业设计师（使外部看起来很漂亮，内部很好地结合在一起）。

致动器设计的研究领域包括手指手；触手；蜂鸟和其他鸟类和昆虫的翅膀；有弹性的轮子；腿; 高辐射区域的非电子设计；和手术器械。

随着每部手机的摄像头，视觉传感器在这一点上大多是一个已解决的问题。传感器设计的研究领域包括智能柔性触觉皮肤、脑电波传感器和其他生物医学传感器。良好的力传感器还有一些空间。这些属于材料工程、计算机工程、机械工程和生物医学工程领域。

为了正确驱动执行器，使它们不会摇晃，您需要一位控制理论工程师。从傅立叶变换开始，这样您就可以理解 z 变换。这门数学的学习曲线非常陡峭，而且职业很少，所以要么你必须天生就是一名控制工程师，要么你应该让其他人为你处理这些较低级别的细节。

用于中低级传感器驱动程序的信号处理在历史上一直属于 EE 领域。这适用于图像处理，它属于计算机科学，然后是图像理解，它属于 CS 的 AI 分支。

然而，正如我所提到的，硬件、固件和驱动程序都是制造细节，您只需解决一次就可以永久销售。现在任何人都可以购买现成的乐高或 Bioloids 套件，并开始使用电机。这不像 2006 年，当时我们在喷气推进实验室使用的富士通 HOAP 人形机器人是 50,000 美元的定制特价商品。

我认为真正有趣的工作大多始于假设硬件和驱动程序已经完成——然后，你如何处理系统？这完全属于软件领域。

机器人软件控制始于 3D 模拟器，而后者又基于正向运动学；最终逆运动学；动态，如果你喜欢的话；和物理引擎模拟。这里的数学以位置 [位置 + 方向] 为中心，最好使用 [4x4] 齐次坐标变换矩阵来表示。这些并不难，你可以从任何计算机图形教科书中获得很好的背景知识。确保遵循以右侧列向量结尾的矩阵的后乘法；这允许您以您能够理解的方式将基础到腰部到肩部到肘部到手部的运动学链接起来。早期的教科书建议使用行向量进行预乘，因为他们认为这不会产生影响。确实如此。

当然，物理引擎需要良好的物理知识。

更高级别的处理是使用人工智能完成的，通常是基于规则的系统。 自然语言处理也可以与语言学和语音学联系起来。语音识别和语音生成再次主要是信号处理，在 EE 和 CS 中教授。最近在大数据方面取得了进展，它使用统计、贝叶斯推理和基础向量空间（来自数学）。

机器人技术尚未爆发。当 Gordon Gecko 在沙滩上散步时，它仍处于手机与鞋大小的“便携式电话”通话时的水平。我认为机器人在 2020 年之前不会变得无处不在。到 2025 年左右，机器人程序员的需求将与今天的应用程序程序员一样多。学习大量的 AI 尽早开始。

祝你好运。我希望这有帮助。

2006 年最先进的人形机器人系统设计 [短片]： http ://www.seqcon.com/caseJPL.html

非常高级的组件框图[图形]： http ://www.seqcon.com/images/SystemSchematic640.gif

于 2012-02-21T22:49:26.760 回答
3

我强烈建议在Udacity上研究人工智能机器人技术，这是一门非常有趣的课程，涵盖了软件和 AI 部分。Coursera还提供免费的在线机器人课程，以及其他与机器人非常相关和有用的课程。

于 2013-02-12T03:07:06.270 回答
1

机电工程和计算机科学。

机械工程将告知有关伺服系统、连杆机构、齿轮和所有其他机械部件的选择。

控制理论是机械和电气工程的结合点。你会需要那个。

如今，很多控制都是数字化的，因此 EE 和计算机科学将成为其中的一部分。

这是一个很大的领域。祝你好运。

于 2010-10-31T14:15:28.750 回答
1

工业机器人通常由机械工程师处理，运动/团队机器人由电气工程师、电子工程师或计算机科学专业的学生处理。这完全取决于您所说的“机器人”是什么意思。此外，如果没有其他人提及，强烈鼓励硕士学位。

作为额外的好处，工业机器人中使用的数学与游戏开发的数学直接相关。在机器人技术中谁应该做什么并没有明确的界限。

于 2011-01-08T08:05:49.607 回答
0

对于那些对机器人技术感兴趣的人来说，机电一体化是当前的研究领域。它结合了与机器人技术相关的机械、电气、控制和软件。

过去，我们来自许多不同的背景，机械工程师、电气、电子和软件。我是机器人制造商的应用工程师。我从航空电子开始，转向自动化测试设备，然后转向自动化材料输送系统，我成为一名机器人服务技术人员和经理，然后转向应用程序编程和培训。

最后一点，准备好继续学习。这是一个不断变化和发展的领域。

于 2010-11-01T12:36:36.673 回答