机器人开发内容介绍和机器人研究方向的介绍

　　笔者是一个机械专业机器人方向的研究生，读研已经两年了。这两年间，我一直想做一点算法、理论等方面的东西。对于人工智能的大厦，哪怕添一片砖、一片瓦，我也知足了。

　　然而，过去的两年里，我仅仅是学会了用ROS进 行一些简单的应用层面的开发。随着时间的流逝，我越来越感觉到自己的无力。

　　论编程，我比不过软件学院的学生，对于几门编程语言的理解，我估计我连入门都算 不上。

　　论算法，我连算法导论都没学过，看着论文中的各种算法，我时常看得一头雾水，常常是看到一篇论文，然后我发现我不能理解其中的算法，而再去看那算 法，我发现我对这算法的数学基础都无法理解，然后，转而又得对这些数学基础进行学习。有些时候，我花了很大的力气，把一篇论文搞懂了，但我完全不知道该怎 么去改进它，或者说，如何在它的基础上进行一些新的研究。

　　而至于做电路，我也只能简单地把一些功能堆砌，然后通过各个芯片厂家的参考电路，把这些功能实 现、连接起来，而至于PCB，我也只能把线布得整齐、美观些。而至于高频电路，我知道，我还做不了高频电路。

　　而至于运动控制，我最多也就只能做做六自由度 的机械手的正逆运动学求解，然后在用PID控制一下罢了，至于模糊控制、神经网络之类的，我也就知道个概念罢了，而至于怎么用，却是完全不知道。

　　而至于动力学，我想，我慢慢算，或许能把普通关节型机器人的动力学算对，但是，这又有什么用呢？动力学难的是动力学补偿、系统辨识，而我对此一窍不通。

　　而至于机械 设计，在机械发展的百年里，优秀的设计灿若繁星，而我，依然不知道能有什么创新。

　　面对笔者的困惑，知乎网友纷纷支招。到底，学机器人的研究生该如何入手？究竟应该做些什么？

　　网友立党认为，机器人是个跨学科跨领域的东西，任何人在自己的小领域里把机器人的一个小问题解决好，就已经很了不起了。一个机器人领域的研究生，纵然对于机器人的各个领域均应有所涉猎，但对于自己的领域应该深入研究。模糊控制，神经网络，伺服电机控制，高频电路设计，这么多领域中，能深入研究其中任意一个就够吃一辈子了。

　　回到研究本身上来，建议先刷一遍算法导论和C++ Primer，好好读一读github上其他人基于ROS开发的开源项目，或者一些已成熟的机器人相关库。然后跟导师讨论一下，选择一个适合自己的小领域，看看学术界最近三年的成果，看看哪个比较喜欢或者能赚钱，确定了方向再深入研究。

　　网友氧气指出，机器人方向具体好多，这里按照现在比较的垂直关节6轴机器人来举例，并以我们公司为例：

　　1.机器人路径算法（软件工程师：研究机器人学和运动学，力控等算法及代码实现），

　　2.机器人应用层软件模块开发，包括各种焊接，搬运，打磨等应用方向（软件工程师，Linux化境下的C语言编程）

　　3.机器人离线软件功能开发，包括机器人方针软件，离线编程等（软件工程师，C#这类上位机软件使用）

　　4.机器人控制器设计，机器人的核心大脑部分，1，2两种工作都是基于这个硬件（硬件工程师和嵌入式软件工程师，X86架构的硬件设计，BiOS设计与配置）

　　5.机器人伺服控制器设计（硬件工程师和嵌入式软件工程师，现在阶段以买过外的伺服应用，自己在设计阶段）

　　6.机器人控制架构设计（电气工程师，机器人整个控制柜内的电气选型设计，一般包括伺服选型，接触器，变压器，直流电源，连接器，电缆；电气原理图绘制，包括系统的安全回路，上电逻辑，配电等；电磁兼容性与安全等级设计）

　　7.机器人控制架构中用的一些板卡设计（硬件工程师和嵌入式软件，包括上电回路用的接口板，转接电路板，基于总线的IO板卡，安全回路板卡，以上一般能买到现成的，但是为了降低成本和自主行，都在开发自己产品）

　　8.机器人外形设计（机械工程师，机器人的力学基础，具体不太了解）

　　9.整机机器人在行业应用（机械，电气工程师为主，软件工程师位辅，机械一般设计夹具，外部滑轨，气动机构等，要会使用solidworks。电气负责与机器人对接外围控制设备，一般包括PLc，伺服等选型，完成控制柜设计和图纸绘制（EPLAN和电气CAD），要熟练使用PLC（西门子，三菱，AB，欧姆龙等）的软件，会编PLc程序，会设计触摸屏程序，熟悉profibus，devicenet等总线，能熟练操作机器人，了解机器人的各种坐标系及通讯控制方式。软件工程师很多做上位机软件，实现项目中关于系统调度和数据处理工作，一般C#和数据库使用。

　　网友冷哲表示，首先要明白，机器人是一个很庞大的体系。你不可能什么都精通，你甚至很难做到什么都懂。这种经历的学生比较适合做机器人的控制算法的编写和一些略低层级的探测算法的编写。机器人的具体任务千变万化，需要的技术也各自不同。需要的是针对具体问题学习相关的技术，然后开发解决方案。题主所需要的可能就是一个具体的问题。

　　要做比较有意思的东西，恐怕还是要去找个好导师读博。

　　当然，近几年国内一些机器人公司正在逐渐崛起，这类工作职位也会逐渐多起来。

　　其实自动控制毕业的学生很适合做机器人产业里的产品经理——什么都懂一点。但这对个人阅历什么的都有些要求，还是得要做一段时间的一线研发才有可能。

　　网友黄耀表示，针对这种困惑，需要尽快找一个较小的方向对其较为深入的研究！！比如机器人控制、机器视觉等。

　　机器人开发具体包括以下几个内容：

　　1、机械结构设计；

　　2、底层电路设计以及PCB板绘制；

　　3、机器人控制器的设计；

　　4、嵌入式开发；

　　5、多传感器信息融合、机器人定位；

　　6、机器人导航、规划软件算法；

　　实际开发中，2很可能是先使用各种模块化电路板拼接而成，验证方案原理之后，优化之后在绘制更小更实用的PCB板。1、2、3、4是机器人本体的基础，而5、6则是机器人‘大脑’部分，偏软件算法。我本科学过机械，画过CAD/Solidworks，但不喜欢画图（简单的能看懂），也做过简单的电路设计（精仪系有电路实践小学期以及大四的模拟电路选修课等），但我玩机器人的时候没有做过其机械结构或底层电路。主要做过机器人相关工作主要涉及3、4、5、6。现在机器人方向专注做5、6了。

　　我觉得读研期间应该做一些学术科研的工作，而不仅仅是一些工程项目。不然，读研的意义何在？只是做项目不如去社会上找一个相关的工作，锤炼技术的同时还能有不错的收入。甚至，职业以及技术方向的选择还能基于个人的兴趣，而实验室有些项目根本就不考虑学生的兴趣。

　　读研一个很大的优势就是周围有一群同龄人做着和自己相差不那么远的技术方向。当你读paper 不懂的时候，你可以交流。大家也可以在一起共同分享、交流、学习。这些潜在的资源是工作中欠缺的。研究生三年，我觉得应该抽出一年时间潜心学术科研，了解科研的方法，以及感兴趣领域的最新进展。假设某一天，你关注的领域有重大进展，你能够快速找到相关研究paper，能够理解消化。我觉得这样也挺好。

　　有一次，老师让我做一个琐碎的项目，我告诉他：“我读研就这么一段时间，不想一直做很琐碎很工程化的项目了，很多时候都浪费在硬件折腾调试上了，而且很多时候都是体力活。我想结合实验室状况，自己找一个兴趣点，读一些论文，了解一下研究前沿，做一点学术研究工作。因为，一旦走出校园，很难有大块的时间来做这么单纯的事情了。至于所谓的工程动手能力，这些都是能够在工作中获得的，而工作之后不会再有人和你一起读paper、讨论相关问题了。”