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灵猫设计

机器人设计需要掌握怎样的知识与技能

来源:admin 发布时间:2020-03-04 流量:188 人


结构方面(机械专业相关):机械原理(所需机构的基本运动学、力学原理),机械设计(知道各种零件的用途、基本配合关系),基本装配方法(好多结构能设计出来,但是装不起来),工程图学(交给别人机加时,至少得会出二维图),公差计算基础(知道机加时哪些尺寸需要多高的精度),工程材料基础(了解各种常见材料的特性,复合材料方面不需要多深入,了解一些常用的复合材料就行),加工工艺基础(知道各种零件能如何加工出来,主要侧重冷加工方面)。硬件电路方面(电子专业相关):电路基本原理,模拟电路、数字电路基础(会实现基本的控制电路:电源、逻辑电路等),检测技术基础(知道常见传感器的原理、指标及使用方法)。

软件方面(计算机专业相关):编程语言(C语言或一种汇编),操作系统基础(有助于设计较为复杂的软件架构,也有助于学习单片机、DSP等控制器),常用算法与数据结构(有助于设计出合理、高效、有创意的机器人控制算法),计算机网络基础(比如未来可以做多机器人通讯等),软件工程(知道如何设计并维护软件),数字图像处理基础(用到摄像头等传感器时需要这方面知识)。控制方面(自动控制专业相关):电机学(知道如何控制电机(马达)转起来),自动控制原理(让电机按照你的期望速度和目标位置转动起来,如经典的PID算法),一些信号处理知识(比如用于滤波)。数学方面(工科专业相关) :

计算方法(一些用于实际计算时的算法),线性代数(或高等代数、矩阵论)用于未来需要计算多关节机器人的运动学、动力学的必备工具。会计方面(商科专业相关):成本分析、预算等概念,起码需要知道做出这个机器人要花多少钱(一般机加要占大头,画电路板是其次,自己做的话,软件开发的会计成本可以忽略)。具体到可能需要学习的技术方面,可以从以下几方面涉猎:结构方面:学习一种三维建模工具(SolidWorks或Pro E、UG等),能出二维图;能做一些有限元分析就更好了(会帮助你设计可靠的结构)。

硬件电路方面:会用一种电子设计工具(Protel、PowerPCB等),能画原理图,会画PCB;一种电路仿真工具(EDA软件:如Proteus),单片机(51、AVR、Freescale、ARM等)或CPLD/FPGA,你的驱动程序、控制算法要在上边实现。软件方面:学会一种IDE(如Keil、ICC、Realview等),了解编辑、编译、调试方法;学习一下uC/OS或其他RT OS的使用,如果要跑操作系统,可方便移植。经典控制如果要设计出自己的机器人来,恐怕需要在一定“制造”的基础之上有自己的靠谱想法,可以从多个学科深入下去,仅举几个例子:机构:学习更多机构原理,积累更多机械设计经验;数字图像处理:目标检测、图像识别,立体视觉等;

控制理论:滤波算法、系统辨识、自适应控制、模糊控制等;仿生学:好多新颖的机器人都是建立在仿生学的基础上的。此外,还可以关注国际机器人方面相关的论文(如中文的《机器人学》等)或会议(如ICRA、IROS等) ,跟踪著名高校的机器人方面研究近况(如CMU、MIT等),相信一定会开阔眼界的。