機器人開發--技術路線簡介

• 1 概述
• • 核心
• 2 學科
• • 2.1 卡耐基梅隆大學機器人學分類
  • • 英語
    • 微積分和線性代數
    • 數學基礎
    • 機械
    • 嵌入式
    • 算法
    • 寫作
  • 2.2 無人駕駛領域感知、決策、執行分類
• 參考

1 概述

核心

機器人學的核心問題是做好和物理世界的交互?，F在主流的機器人學分支里，處理與物理世界的交互的學科分為三類：傳感器和處理算法（激光雷達，多目視覺，融合算法）；多剛體系統動力學控制（工業機器人動力學控制和接觸力控制）；機器人自主移動（locomotion不知道該怎么翻譯，輪式、足式、飛行等移動機器人的研究）。

2 學科

2.1 卡耐基梅隆大學機器人學分類

機器人學有四個核心領域 from 卡耐基梅隆大學的機器人學博士的課程分類

1、感知。視覺傳感器、圖像傳感器、觸覺和力傳感器、慣導等。
2、認知。人工智能、知識表達、規劃、任務調度、機器學習等。
3、行為。運動學、動力學、控制、manipulation和locomotion等。
4、數學基礎。最優估計、微分幾何、計算幾何、運籌學等。

英語

英語是一種技能，技術前沿資料依然都是英語。

微積分和線性代數

線性代數的重要性需要特別強調。一般來說，優秀的工程師和科學家在職業生涯中要學至少五次線性代數，大一學一遍、學凸優化的時候學一遍、學線性系統的時候學一遍、學機器學習的時候學一遍……如果在第一遍學的時候就看到對的書，刷到對的題，那么以后的學習會輕松很多。

一本叫做《Linear Algebra Done Right》，另一本叫做《Linear Algebra Done Wrong》（https://www.math.brown.edu/~treil/papers/LADW/book.pdf），我比較喜歡的是Done Wrong這本書，第一它是免費的，第二只需要讀前6章兩百頁就夠了，第三它頁邊距很大，打印出來有很多空白做練習題。另外一個較好的教材是麻省理工公開課：線性代數。不論如何，學線性代數一定要用國外的教材，千萬不要用國內的教材。啃英文書很累，但是考慮到之后還要啃更多的英文書，線性代數已經算是很入門的了，一定要啃下來，同時還要刷足夠多的課后題。

Matrix67 隨記：我們需要怎樣的數學教育？

其實，行列式的真正定義就一句話：每個單位正方形在線性變換之后的面積。因此，單位矩陣的行列式當然就為 1，某行全為 0 的行列式顯然為 0 （因為某一維度會被無視掉，線性變換會把整個平面壓扁）， |A·B| 顯然等于 |A|·|B| 。行列式為 0 ，對應的矩陣當然不可逆，因為這樣的線性變換已經把平面壓成一條線了，什么都不能把它變回去了。當然，更高階的矩陣就對應了更高維的空間。一瞬間，所有東西都解釋清楚了。

數學基礎

MIT的CV大牛林達華寫的[轉]MIT牛人解說數學體系
前Goolge研究員吳軍博士寫的《數學之美》
Topopogy Without Tears http://www.topologywithouttears.net/）
概率機器人學，https://www.amazon.com/Probabilistic-Robotics-Intelligent-Autonomous-Agents/dp/0262201623
凸優化，https://web.stanford.edu/~boyd/cvxbook/bv_cvxbook.pdf
線性系統理論，https://www.amazon.com/Linear-System-Electrical-Computer-Engineering/dp/0199959579
Multiple View Geometry in Computer Vision，Multiple View Geometry in Computer Vision
線性估計，https://www.amazon.com/Linear-Estimation-Thomas-Kailath/dp/0130224642
《機器學習》，周志華老師的書。
An Invitation to 3-D Vision，https://www.eecis.udel.edu/~cer/arv/readings/old_mkss.pdf
Modern Control Systems，https://www.amazon.com/Modern-Control-Systems-12th-Richard/dp/0136024580
Rigid Body Dynamics，http://authors.library.caltech.edu/25023/1/Housner-HudsonDyn80.pdf。說實話剛體動力學理論我沒有找到特別好的書。但是剛體動力學理論很重要。
Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers，FBSwiki
《Convex Optimization》https://web.stanford.edu/~boyd/cvxbook/bv_cvxbook.pdf

機械

Solidworks畫基本的機械圖

嵌入式

C/C++、linux、STM32、makefile

算法

Matlab當中的神器Simulink、OpenCV
三大變換（傅里葉變換，拉普拉斯變換，Z變換），旋轉表示法（歐拉角、四元數、旋轉矩陣），數值計算怎么防止矩陣出現數值問題等等

寫作

Markdown + LaTeX格式

2.2 無人駕駛領域感知、決策、執行分類

無人駕駛本質也是機器人，目前分類為感知、決策、執行。

參考

1、卡耐基梅隆大學的機器人學博士的課程分類
2、大疆技術總監：如何用六年成為一個全能的機器人工程師
3、機器人工程師學習計劃
4、總結 | 自動駕駛 vs 機器人技術
5、解析丨自動駕駛核心技術：感知，決策與執行(上：感知篇)
6、解析丨自動駕駛核心技術：感知、決策與執行(中：決策篇)
7、解析丨自動駕駛核心技術：感知、決策與執行(下：執行篇)
8、Matrix67 隨記：我們需要怎樣的數學教育？
9、What are the most misleading alternate definitions in taught mathematics?
10、機器人工程師學習計劃

總結

以上是生活随笔為你收集整理的机器人开发--技术路线简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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