Ответ 1
Я профессиональный консультант по исследованиям робототехники, с 30-летним опытом работы в таких организациях, как SRI International и JPL.
Подобно компьютерам, робототехника имеет довольно сильный разрыв между программным обеспечением и аппаратным обеспечением. Аппаратное обеспечение далее подразделяется на приводы и датчики.
Если бы вы сказали: "Я хочу попасть в компьютеры", я бы объяснил, что только несколько инженеров-аппаратных средств фактически разрабатывают и строят физические компьютеры - большинство исследователей предполагают, что аппаратное и микропрограммное обеспечение уже построено, а затем они беспокоиться о программном обеспечении - как заставить систему работать.
Подобно роботам, создание оборудования - это работа инженеров-механиков (для проектирования структуры и рассеивания тепла), с небольшими кусками для инженеров-электриков (для спецификации двигателей) и инженеров-вычислителей (для разработки прошивки кремний). Роботы следующего поколения также используют промышленных дизайнеров (чтобы внешний вид выглядел красиво, а внутренности хорошо сочетались).
Области исследований конструкции привода включают пальцевые руки; щупальца; колибри и других птиц и крыльев насекомых; пружинные колеса; ноги; неэлектронные конструкции для областей с высоким уровнем излучения; и хирургические инструменты.
С камерами в каждом сотовом телефоне датчики зрения в основном являются решаемой проблемой на данный момент. Области исследований дизайн сенсора включают интеллектуальную гибкую тактильную кожу, датчики мозговой волны и другие биомедицинские датчики. Там еще есть место для датчиков хорошей силы. Они относятся к области материаловедения, компьютерной техники, машиностроения и биомедицинской техники.
Чтобы правильно управлять приводами, чтобы они не раскачивались, вам нужен инженер control-theory. Начните с преобразований Фурье, чтобы затем понять z-преобразования. Кривая обучения по этой математике чрезвычайно крутая, и карьеры довольно мало, поэтому либо вы должны родиться, чтобы быть инженером по контролю, либо вы должны позволить кому-то еще обрабатывать эти детали более низкого уровня для вас.
Обработка сигналов, для драйверов датчиков среднего и низкого уровня, исторически находилась в области ЭЭ. Это работает вплоть до обработки изображений, которая попадает под компьютерную науку, а затем понимает изображение, которое находится в A.I. ветвь CS.
Однако, как я уже упоминал, аппаратное обеспечение, прошивка и драйверы - это все детали, которые вы решаете один раз, а затем продаете навсегда. Теперь любой человек может купить комплект Lego или Bioloids с полки и начать работать с моторами. Это не похоже на 2006 год, когда человекоподобный робот Fujitsu HOAP, с которым мы работали в JPL, был специальным заказом на $50 000.
Большинство из того, что я считаю действительно интересным, начинаются с того, что оборудование и драйверы уже выполнены, а затем, что вы делаете с системой? Это полностью в сфере программного обеспечения.
Управление роботизированным программным обеспечением начинается с 3D-симуляторов, которые, в свою очередь, основаны на прямой кинематике; в конечном счете обратная кинематика; динамику, если вам это нравится; и физико-машинное моделирование. Математика здесь сосредоточена вокруг местоположений [положение + ориентация], которые лучше всего представлены с помощью [4x4] однородных матриц преобразования координат. Это не очень сложно, и вы можете получить хороший фон в них из любого учебника компьютерной графики. Убедитесь, что вы следуете религии пост-умножения по матрицам, заканчивающимся вектором столбца справа; это позволяет вам привязать кинематику между талией и от плеча до локтя к руке таким образом, чтобы вы могли понять. Ранние учебники предлагали премультипликацию с использованием векторов строк, потому что они думали, что это не изменит ситуацию. Он делает.
Конечно, физическим двигателям требуется приличное знание физики.
Обработка более высокого уровня выполняется с использованием искусственного интеллекта, обычно на основе правил. Обработка на естественном языке также может связывать лингвистику и фонетику. Распознавание речи и генерация речи - это в основном обработка сигналов, которые преподаются в EE и CS. Последние достижения работают над большими данными, в которых используются статистические данные, байесовские рассуждения и базисные векторные пространства (из математики).
Робототехника еще не разразилась. Он все еще находится на уровне сотовых телефонов, когда Гордон Гекко шел по пляжу, разговаривая в "портативный телефон" размером с туфлю. Я не вижу, чтобы роботы становились повсеместными до 2020 года. Примерно в 2025 году программист-робот будет востребован так же, как и программист приложений. Изучите много A.I. Начните рано.
Удачи. Надеюсь, это поможет.
Современная конструкция системы роботов-гуманоидов с 2006 года [короткометражка]: http://www.seqcon.com/caseJPL.html
Очень высокая блок-схема компонентов [графика]: http://www.seqcon.com/images/SystemSchematic640.gif
