如何在实践中学习机器人学-以无人机算法方向为例(持续更新)
本文作者是一名通信工程学院的无人机开发者,主要专注于算法方向。在长期的学习与比赛过程中,他沿着从传统嵌入式到上位机顶层开发的成长路径,逐步深化了对机器人学理论与实践的认识,在此与同学们分享。
一、做机器人和传统嵌入式的区别与关联何在?对传统嵌入式知识需要掌握到什么程度?
我认为,机器人学可以看作是传统嵌入式在控制方向上的延伸,两者之间并没有明确的界限。同时,传统嵌入式知识是研究机器人系统的重要基础,是不可绕过的学习环节。以无人机为例,只有学习了单片机,你才能大致理解飞控的运作方式、各接口的功能以及各类线缆的连接方法。我理解的机器人算法的本质在于“关联”与“解算”——关联各传感器信息,解算各关节状态,控制电机运动,使机器人达到预期的运动效果。那么,像单片机这类知识需要学到多深呢?如果你的目标偏向机器人上层算法,我认为学会使用各种接口、状态机、基本调度(最好接触一下RTOS)以及操控电机等就足够了;但如果你打算做无刷电机FOC这类更偏传统嵌入式底层的方向,我建议还是系统地学习一遍。
二、如何选择研究方向?
需要特别注意的是,即便同属机器人领域,各个分支之间可能差异巨大,也可能互有关联,选择方向时需多加留意。例如,若以控制为主要研究方向,多旋翼无人机的动力模型极其简单,基本只是几个力矩的相互作用;而四足机器人或人形机器人则更依赖关节扭矩来带动身体运动,受物理环境的影响更为显著。对于固定翼或扑翼机这类无人机设计,则需更多考虑空气动力学模型。以上例子是从机器人学平台角度出发的,如果从其他角度切入,又会涉及不同的考量。例如,强化学习和VLA(视觉-语言-动作模型)常被分别比喻为机器人的小脑和大脑,各自发挥不同作用。即使同一种算法,也有更细的分支,比如强化学习既可应用于运动控制,也可用于轨迹规划。对于这些方向,建议你先自行搜集资料,建立大致的了解。
空中机器人所有的研究方向分类的文件我们有放在我们杭电的某无人机群里,现在版本的wiki还不能插入图片或者PDF,想看的可以来我们群:994171923,本文持续更新
好消息,好消息,我们为了降低大家学习无人机技术的门槛,让大家更好地学习和接触自主无人机技术,我们制作了飞书开源仓库(但是不知道为什么需要你跟我申请一下我通过才能进)。 目前篇章涵盖:1.如何从零组装一架室内/室外多旋翼无人机并实现定点飞行 https://fcn0cm3ephn3.feishu.cn/wiki/SVfgwGxXKidu0KksUKkcrAbpnFh?from=from_copylink 2.单片机及Linux基础(尚未更新) https://fcn0cm3ephn3.feishu.cn/wiki/SVfgwGxXKidu0KksUKkcrAbpnFh?from=from_copylink 3.硬件设备的一些测评 https://fcn0cm3ephn3.feishu.cn/wiki/SVfgwGxXKidu0KksUKkcrAbpnFh?from=from_copylink 4.ROS开发基础及地面空中运动平台仿真基础 5.视觉开发基础 后续计划更新: 6.地面运动平台开发基础 7.如何搭建一架自主避障无人机 8.进阶篇-无人机集群TV 9.进阶篇-自己写控制器从仿真到部署