必威电竞良多恩人私信问我对呆板人和人为智能感笑趣，该奈何睁开练习。比来稍微有点空，我写写我的见解。

　　两年前，我正在知乎解答奈何界说「呆板人」？ - YY硕的解答中试图给呆板人做出一个较量当心的界说，我感触呆板人和人为智能最大的区别正在于是否要和物理寰宇举办交互。本年头正在另一篇知乎解答里对呆板人某人为智能的商量会帮帮咱们更好的懂得人类我方吗？ - YY硕的解答我说到传感器是和物理寰宇交互的根柢。厥后，我又正在知乎解答有哪些与驾驭、呆板人等合连的 quotes？ - YY硕的解答中提到莫拉维克悖论（Moravecs paradox），叙到了呆板人学里公认的困难是正在物理寰宇中杀青类人的营谋才具。

　　把之前的解答再翻出来是为了援救以下看法：呆板人学的中心题目是做好和物理寰宇的交互。现正在主流的呆板人学分支里，打点与物理寰宇的交互的学科分为三类：传感器和打点算法（激光雷达，多目视觉，调解算法）；多刚体体例动力学驾驭（工业呆板人动力学驾驭和接触力驾驭）；呆板人自立转移（locomotion不清楚该奈何翻译，轮式、足式、遨游等转移呆板人的商量）。我发起对呆板人学有笑趣的同砚着重正在这几个题目上面。

　　其它，按照寰宇第一的呆板人培植机构卡耐基梅隆大学的呆板人学博士的课程分类方法（

　　维系卡耐基梅隆大学的中心课程哀求，我感触我界说的呆板人学中心题目算是根本没跑偏的。本文后面叙到的呆板人项目都是以上述看法和课程哀求为根柢。

　　1. 呆板人学是富人的营谋。固然工业越来加倍达，但好的开垦板和电机还优劣常贵。假设要下定决断练习呆板人学而且做出实物，你必需找到做实物出来的资金。要么是我方费钱，要么就得找学校的呆板人社团，或者找什么高兴资帮年青人练习的朱紫。其它现正在没有任何一本完善的书能够教你奈何造一个四旋翼空中呆板人或者大狗呆板人，你须要参考十几本差异的教科书，这些书不管中文版仍然英文版都很贵。

　　2. 呆板人学是屠龙之术。这话是Ninebot创始人说的。固然比来几年，平均车、扫地呆板人、多旋翼遨游器让呆板人学初阶进入人们的生存，然则可行的贸易操纵仍然很少，况且已有的呆板人和表面都还很难办理好与物理寰宇交互这件工作。是以必定要确保我刚正在呆板人学这个道途上同时练好了能去其他行当用饭的手艺，例如编程、刻板安排和硬件安排。也要做美意情计算，领受我方有能够正在学会屠龙之术往后几年都造不出对社会有效的东西的实情。

　　3. 基于上述所说的看法，假设是仍旧就业之后才念要练习呆板人的话，能够仍旧太迟了，由于很能够笑趣征服不了客观节造身分。假设行动笑趣去练习，只可学到做巡线幼车和舵机刻板臂什么的，能够也知足不了中二病的成立欲。

　　私人以为呆板人学是一个坚苦的道途，念要成为一个独挡一壁的呆板人为程师须要多年表面和实行的同步操练。表面练习和脱手实行的进程还要相互排好期间表机器人，正在做某个实行项主意同时去练习最合连表面往往能够到达事半功倍的功效，然则同时那些不太合连的表面会看起来特地乏味，是以奈何适宜摆设我方的实行项目也是很紧急的工作。

　　这篇著作里我筹划先容一个电子工程、刻板工程和盘算机专业学生从大学一年级到商量生二年级的呆板人练习筹划，根本是我对我方过去练习方法的一个总结必威电竞。根据这个步骤来练习，可能成为一个才具总共，然则稍微偏软件一点的呆板人为程师。这个六年的练习筹划，估算下来，整年中每天正在上课和竣事课程哀求除表要进入练习期间6-8个幼时，这些期间一方面用于阅读课程常识的英文教材，一方面用于阅读其他学科的教材，一方面用于实行项目。

　　呆板人为程师正在大型项目里的定位好像于飞机体例里的总体安排师。和刻板工程师、硬件工程师、软件工程师机器人、算法工程师、驾驭工程师比起来，呆板人为程师出席某个详细技巧的期间较少，然则可能听得懂扫数工程师说的话，可能行动差异模块间的妥协人，指挥全体团队去攻坚。当然假设呆板人为程师可能正在一个范畴到达谁人范畴的工程师的卓绝程度，一定更好。

　　因为期间匆忙，再加上私人程度有限，著作中如有大意和过错，恭请读者指出，感谢。假设同砚另有什么念清楚的实质和教材，也迎接留言互换。

　　刚上大一，你的呆板人生活初阶了。先看看学校的校园网能不行翻墙，不行的话我方去买个一年一百多块钱的VPN，先确保我方能上Google，不要心疼VPN的钱，这能让你正在之后的职业生活里节流上万块钱。然后去注册一个gmail账号，再注册stackoverflow账号，再注册github的账号，再注册CSDN账号，注册完登录上去游游，姑且先不要问为什么。

　　英语程度必定水平上会是呆板人为程师程度的节造身分，英语是同砚们正在大学最该勤勉学的一门课，况且不止要把它当成课，要当成一种手艺，当成生存的一个人。当你初阶勤勉练习少少高级的呆板人常识往后，有能够会特地难以找到中文的参考材料，这个时刻假设啃不下英文的材料，前进速率和眼界就会受到很大影响。是以大一的时刻要多看看红宝书，看看美剧。

　　不管是什么专业布景的同砚，大学一年级必定要上好的课是微积分和线性代数。线性代数的紧急性须要稀奇夸大。通常来说，卓绝的工程师和科学家正在任业生活中要学起码五次线性代数，大一学一遍、学凸优化的时刻学一遍、学线性体例的时刻学一遍、学呆板练习的时刻学一遍……假设正在第一遍学的时刻就看到对的书，刷到对的题，那么往后的练习会轻松良多。

　　网上有良多对待奈何学好线性代数的商讨，例如知乎题目奈何剖判线性代数？ - 数学练习。Matrix67大神的著作随记：咱们须要奈何的数学培植？也很有诱导。我私人对练习线性代数的发起是两本书，一本叫做《Linear Algebra Done Right》，另一本叫做《Linear Algebra Done Wrong》（math.brown.edu/~treil/papers/LADW/book.pdf），我较量热爱的是Done Wrong这本书，第一它是免费的，第二只须要读前6章两百页就够了，第三它页边距很大，打印出来有良多空缺做操演题。其它一个较好的教材是麻省理工公然课：线性代数。岂论奈何，学线性代数必定要用海表的教材，万万不要用国内的教材。啃英文书很累，然则思考到之后还要啃更多的英文书，线性代数仍旧算是很初学的了，必定要啃下来，同时还要刷足够多的课后题。

　　学完线性代数往后，一个天然而然的题目即是奈何能用盘算机我方去盘算矩阵的乘法、向量的乘法、向量的内积。是以引入了编程的练习。

　　不管同砚的专业是什么，必定要正在大学一年级尽早初阶学编程。至于用哪种言语初阶练习编程，我保举Python，较量好的教材是麻省理工学院公然课：盘算机科学及编程导论，较量好的Python开垦练习处境是Anacoda (continuum.io/downloads)。熟谙Python往后，同砚就能够初阶玩玩Python的数值盘算包Numpy，这个时刻线性代数题根本上也刷的差不多，能够通过Numpy帮帮我方办理线性代数题目了。

　　对任何人来说，Python是一把瑞士军刀，你能够用他干良多东西，例如自愿恢复邮件、自愿采集音讯。然则真要去造呆板人，适合的器械并不是瑞士军刀，而是C/C++如许浅易粗暴的锤子和螺丝刀般的器械。正在练习Python学到必定水平的时刻（例如你表传有一种叫做cython的东西），最好初阶练习C，况且要强迫我方练惯用C的一维数组和指针来杀青矩阵的加法、乘法、求逆等操作。之是以有高级的Python或者Java（不要问我Java哪里高级了）这些言语往后咱们还须要去学C，是由于呆板人上常用的不是完善的电脑，而是盘算量有范围的嵌入式体例，嵌入式体例开垦根本只可用C或者更初级的言语。

　　练习C我私人初学用的是清华大学出书的《C++言语圭表安排》。固然这个书题目是C++，但原来没什么太大题目。只是国内的C言语教材都有个雄伟的题目是不向导学生去用Linux。近年来更好的一个教材是/zh/index.html，这个网站的教材特地好，由于他培植学生用Linux处境行动圭表编译的处境，况且还引入了少少盘算机编造构造的先容。

　　IT行业的圭表员城市斟酌高级言语和初级言语哪个好，Linux和Windows哪个好，而对待呆板人为程师来说，从现正在到可意念的另日里，C是最好的言语，Linux是最好的操作体例，这都无须置疑。乃至对待Linux的刊行版该选哪个，咱们都是很少有质疑的：Ubuntu（The leading OS for PC, tablet, phone and cloud）。理由是呆板人操作体例ROS（Powering the worlds robots）是基于Ubuntu开垦的，是以正在Ubuntu上运转最宁静。提防Ubuntu出了一个中文版叫做Kylin，私人感应较量坑，发起大师不要装中文版。Ubuntu 行动一个开源操作体例，老是正在迅疾迭代，2016年8月较量宁静的版本是14.04和16.04，发起同砚装配14.04。

　　当你把C学得差不多，初阶要学写包罗多个头文献的圭表时，必定要同时练习makefile的常识。这时刻要上彀去搜“Makefile详解”（Makefile详解（超等好）_mingw吧）这篇著作看。

　　我我刚正在大学一年级的时刻还练习了HTML和Javascript，到大一遣散的时刻仍旧可能熟练用Javascript手写少少动态页面。我私人感触HTML和Javascript也是呆板人为程师必备的技巧，而不仅是软件工程师的玩具。这是由于web技巧本质上仍旧排泄到了编程的方方面面，例如json初阶是Javascript里的一种object界说的方法，但现正在仍旧成为了一种很规范的数据交互、参数设备的款式。其它AJAX可能帮帮入门者剖判必定的搜集技巧道理，而搜集技巧也是呆板人为程师必备的手艺。再者，造造GUI（图形用户界面）是常例debug的主见，而近年来一个流通的趋向是用webkit嵌入圭表用HTML和Javascript行动图形界面的后端，而正在呆板人操作体例ROS（ROS.org Powering the worlds robots）里，通过rosbridge能够特地轻易地把呆板人圭表的数据转达到websocket上，这句话看不懂不要紧，归正你清楚学学HTML和Javascript很紧急即是了。更紧急的是，HTML文档背后的DOM (Document Object Model)深远地显露了面向对象的思念。大学中的面向对象圭表安排通常都讲C++，正在我看来该当讲HTML和Javascript。这一点不细说了，假设同砚们去练习HTML和Javascript，天然会贯通到。练习HTML和Javascript较量好的材料是，把网站左侧的“Learn HTML”、“Learn CSS”、“Learn Javascript”和“Learn JQuery”学完就行，其余个人另有良多花哨的技巧，没有需要去学了。为了造就我方对Javascript的笑趣，能够上three.js / examples跪着看看繁荣。

　　以上先容的这些常识点、书和材料该当正在大一功夫就悉数看完，然后诈骗大一的暑假好好加强这些常识。例如初阶用HTML和Javascript做一个我方的私人主页，刷一刷编程的问题，学用Python的奇技淫巧（譬喻说做一个我方的私人主页）。其它还能够抽期间学学数学常识，例如初阶看看代数和离散数学。我大一的时刻看到了两篇著作，理解到了数学的紧急性，一个是MIT的CV大牛林达华写的[转]MIT牛人讲授数学编造，另一个是前Goolge商量员吴军博士写的《数学之美》（数学之美 (豆瓣)）。当时林达华还正在MIT读博士，而《数学之美》还没有成书。两篇著作看完往后我感应我方全体人对数学的理解上了一个新的宗旨，从此无间正在提防升高我方的数学程度，几年下来感触收益很大。正在之后的先容里我还会多次夸大须要学的数学常识和对应的教材。

　　上大二的时刻，你仍旧会了根本的编程常识和根本的数学常识。大二这一年该当进入正在嵌入式体例的练习中，同时一直拓展我方多方面的才具。学校的呆板人社团，例如做Robocon，RoboMasters的团队该当正在招新了，赶疾去参预，有了学长学姐的教导以及同侪恩人的驱使，该当会前进的疾一点。

　　大二该当驾御的手艺：Solidworks画根本的刻板图，根本的数字电途常识、数模转换，51单片机、AVR单片机、STM32单片机道理，UART、SPI、I2C、CAN等允诺的道理和数据收发，STM32开垦板的操纵，电机动弹和驱动的道理，PID的道理，调试四轮呆板人底盘的转移，根本的传感器如陀螺仪、码盘、红表线、超声波的道理和读取方法，搜集常识如设备IP设备途由器等，微电子焊接，金工技巧。我正在知乎解答假设圭表员每天都浅尝辄止地学少少差异的新技巧，永久以往，人会形成什么形貌呢？ - YY硕的解答里叙过呆板人为程师须要的手艺数目是IT行业全栈工程师手艺数主意三倍以上，这些手艺的根柢都该当正在大二初阶积攒。

　　假设同砚们的专业是刻板工程合连，那么大二的时刻要深切练习solidworks做图，买刻板加工手册练习各类刻板的奇技淫巧。你的专业常识还亏折以让你举办周详的受力理解，只是你能够尽量多做少少刻板构造出来感应它们的兴味。

　　假设同砚们的专业是硬件、电途合连，那么大二的时刻要深切练习Altium Designer做图、造板、焊板。你要从现正在初阶，就给我方积攒一个就业记实，能够即是浅易的txt文献，记实你做过扫数板子的bug、办理计划、学到的道理图、PCB layout的提防事项等等。积攒良多年往后，你的这个就业记实会值良多钱。

　　练习这些手艺的最好的方法，即是插手我方学校呆板人社团的操练和计划安排。通常来说，学校的呆板人社团招新之后会有操练和测试，让新人分组去做呆板人，这个进程中假设高兴勤勉学，升高得会很疾。假设你所正在的大学是呆板人竞赛强校，例如西安交通大学，电子科技大学，哈尔滨工业大学，华中科技大学，东北大学等等（排名不分先后，没有提到你们学校名字的话我表现负疚），那么你很光荣，你们学校的呆板人社团有很好的积淀，有良多资源能够帮帮你练习。根本上只消天天泡实践室，担保我方每天只睡6-7个幼时（但仍然要多去跑步、拍浮仍旧身体壮健），勤于向学长学姐求教，那么必定会升高得很疾。

　　大二阶段稀奇要夸大的是对脱手才具的造就，征求刻板资料的加工、电途焊接、造造导线和接头、衔尾途由器、设备搜集、做网线等等。刻板加工的器械有螺丝刀、锯、钻、锤子、车床、铣床、钻床，进阶选手能够学一下氧焊，这个较量危害，我没考试过；电途焊接的器械有焊机、焊锡、洗板水、松香、吸锡器；造造导线的器械有剪子、剥线钳、夹头钳、网线钳各类钳；搜集设备即是连连途由器插插网线，然则Linux体例下设备搜集有时会特地障碍，必定要多积攒这方面的常识，由于畴昔你造的呆板人多半会顶着一个无线途由器跑来跑去，乃至有的呆板人上各个模块我方就能组起一个幼局域网。这些手艺的熟练驾御须要你花良多期间去做真正能用的呆板人来练手。

　　对待该抉择造一个奈何样的“真正能用的呆板人”练手，最好的抉择一定是呆板人竞赛中的呆板人。假设插手Robocon，你会随着学长学姐们学着造有人那么高的雄伟刻板；假设插手RoboMasters，你会学着造比汽车还要精巧的呆板人以及迅疾发弹的机构。其他少幼年型的竞赛例如飞思卡尔智能车，也是很好的操练，由于飞思卡尔智能车仍旧开展得很成熟，插手这个竞赛的参赛材料就够学一阵子的，学完往后可能得回较量多的呆板人手艺。

　　假设没有太多学校呆板人社团的资源，同砚们另有少幼年型的竞赛例如离间杯、大创竞赛等等能够抉择，以三五私人的幼团队出席这些竞赛。假设同砚所正在的学校连这些竞赛都不机合大师出席，那就只好我方费钱了。国内开源呆板人社区有良多资源能够诈骗来练习，例如我方买Arduino STEM educational Robot kits Building Platform的各类开垦套件做浅易的呆板人。Arduino的开垦处境能够有些人不热爱，由于它对硬件做了一级封装，假设更祈望接触到单片机的素质，能够我方买STM32开垦板练习。俗话说，没有什么嵌入式体例是一块STM32杀青不了的，假设有，就用两块。STM32是ARM Cortex‑M家族中最为寻常操纵的一款单片机，正在网上也有良多的教材和开垦板可供抉择。正在国内出名的电子论坛STM32/8 分论坛帖子清单 (amoBBS 阿莫电子论坛)上，有良多参考材料，有题目也能够正在这里和大师商讨练习。

　　假设你很念插手呆板人竞赛，身边也正好有少少心心相印的幼伙伴，然则学校不援救。不要紧，来找我，我尽量通过大疆的联系说服你们学校援救你们插手RoboMasters。

　　固然你是以呆板人竞赛为主线正在物色呆板人技巧，然则要时辰记得，呆板人竞赛给你的表面方面的操练很差，还会让你养成少少坏风气，例如凡事都祈望用少少糙猛疾的主见来办理。因为广泛全体团队都没有太多的项目统治体验，到竞赛前一段期间才会加紧光阴去做呆板人，良多时刻就会用“盗窟”的主见行止理呆板人的妨碍。例如说某个承重构造用久了会弯，为了赶竞赛的进度，就拿锤子敲直了、再加一条辅帮的构造正在旁边一直用，而没有精细地去做修模、受力理解，研究是什么理由导致承重构造会变形。再例如说调PID参数即是生调乱改，而没有基于呆板人的动力学模子去估测参数的可能局限。

　　大二的暑假，有能够你随着学校的呆板人队插手了少少呆板人竞赛。这是一个反思总结的好机会，为什么呆板人队博得了如许那样的成果？全体团队奈何能力更有用率？来岁奈何一直招新？暑假要把期间花正在技巧积攒上面，这个时刻能够回首研究研究之前计算竞赛时用糙猛疾的主见办理的题目奈何可能精细地去办理。

　　假设大二的暑假没有插手呆板人竞赛，能够做一个舵机呆板人，例如6条腿的蜘蛛，例如码垛呆板人。舵机是呆板人为程师的好恩人，必定要好好驾御。

　　其它你其他方面的才具也不行落下。大二遣散的时刻，你的Linux该当用的很熟练了，除了makefile，你也用起了cmake。你也该当初阶剖判Github存正在的旨趣，由于你仍旧上去读了良多别人的代码，你也把我方的少少课程安排和幼项目放正在了Github上面。其它大二根本上了本专业少少较量难的根柢课程，例如自愿驾驭道理、呆板练习、概率统计、资料和力学等课程，同砚们会看到这些课程里又用到了线性代数和微积分的常识，以及修模的常识。这时刻能够把大一的物理、线性代数和微积分再翻出来看看。

　　同砚的学校该当给大二到大三的学生有开设面向对象的圭表安排，通常用Java或C++教化。正在面向对象的圭表课内里，必定要积攒3000行驾御的代码的开垦体验。经典的面向对象圭表安排的操演广泛是写游戏，例如俄罗斯方块，吃豆人等等，必定要我方可能做到齐备手写一个完善的项目出来。

　　其它你能够初阶练习Matlab当中的神器Simulink了。正在大二这一年的练习中，你能够正在不少课程里多多少罕用到了Matlab。假设你仍旧正在我的保举下热爱上了Python，你能够会感触Matlab的盘算器械没有比Python强多少；假设你我刚正在别人的保举下热爱上了mathematica（Mathematica 终归有多厉害？ - Wolfram Mathematica），你能够会感触和Mathematica这种神相同的言语比起来，Matlab弱爆了。然则要提防的是，Matlab最强壮的器械是Simulink，通过它你简直能够仿真全面的物理体例和驾驭体例。我发起同砚能够通过Simulink杀青一个倒立摆，然后剖判Matlab的强壮之处。对此我剧烈保举一个很好的教材（§ion=SimulinkControl），它周密先容了少少经典的驾驭体例奈何理解以及用Simulink杀青。然后我再剧烈保举一个讲Simulink内里一个越发和物理仿真靠近的器械Simscape（Control of an Inverted Pendulum on a Cart）的著作。阅读并杀青了这两篇著作里的实质，同砚该当会对倒立摆有了较量深远的理解。倒立摆是呆板人学中一个特地紧急的模子，由于火箭、导弹、双足呆板人、四足呆板人，根本都是倒立摆的变形。你我方杀青出来的simulink模子必定要存好，往后能够还会再拿出来当心看。

　　假设你根据我之前说的步骤物色了少少HTML和Javascript的技巧，那么JQuery，bootstrap，AngularJS你仍旧多多少少清楚是奈何回事了。web后端的技巧，例如PHP和MySQL，也能够懂得一下，LAMP要学会奈何设备。假设有同砚找你帮帮写幼网站，尽量去帮个忙，帮别人做网站是升高我方体例编程才具的好操演。正在做网站的进程中你能够还会趁机学一学奈何用Photoshop和Illustrator让网站显得更美丽。这些手艺有最好，没空学也不要紧。

　　大三初阶的时刻，你能够正在学校的呆板人队里承当紧急脚色了，或者可能指挥一个幼团队插手幼型的呆板人竞赛。你正在系里乃至院里都幼驰名气了，能够有的人叫你大神，有的人感触你技巧还不错。然则必定要记得你现正在的程度放到其余地方该当不算什么。每年我都往大疆的RoboMasters夏令营招进100个和你现正在的程度相当的同砚。

　　大三必定要造就出我方一私人独立造出一个完善呆板人的才具，例如一个Robocon程度的呆板人，或者一个RoboMasters的战车，或者一个四旋翼遨游器。

　　Robocon程度的呆板人，涉及大方的刻板安排，单片机开垦，电机驱动的开垦，码盘和超声波等传感器的读取，底盘运动学的盘算，PID调试，职司更动逻辑的调试，舵机驾驭。RoboMasters的战车的刻板个人浅易少少，然则还须要举办云台的驾驭、发弹体例的驾驭、功率驾驭等方面的常识，其它你也能够不搞这些个人，练习练习视觉识别和自愿妨碍，那么就要初阶商量OpenCV（OpenCV OpenCV）了。

　　四旋翼遨游器的刻板个人最浅易，然则算法较量纷乱。对待大三学生来说，从零初阶一步到位写一个宁静的飞控较量贫穷，由于飞控内里有良多微幼的常识点要提防。目前我没有展现什么较量好的竹素保举，已有的少少合于四旋翼体例的书要么太浅（上来就教你焊电途），要么太深（上来就教你state estimation），表传@Liu Top的exbot幼组正在写一个教材，我优劣常期望的。练习四旋翼遨游器有下面几个设施：

　　现正在开源社区的人言必pixhawk，原来我感触从练习的角度来说，pixhawk太贵，况且不适合练习，我较量保举的是首页-第七实践室这家淘宝店卖的STM32F405飞控，买回来往后我方再恣意买个机架（例如大疆F450）、给与机和遥控，就能根据飞控板附带的练习材料、调试软件飞起来。

　　chiplab7的飞控板附带一大堆练习材料，对加快率计、陀螺和磁感计都有很当心的诠释，硬件链途图也很周密。chiplab7淘宝掌柜的又很讲究卖力，我学用的时刻，发当代码有bug和看不懂的地方，都能够直接找掌柜问。

　　看完代码往后，对一个飞控体例的根本模块：神情解算、驾驭解算、混控输出、遥控器打点、嵌入式打点就很认识了。然而这内里有良多技巧是须要其它练习的。除了根本的嵌入式编程以表，另有要把大二大三学的信号打点方面的常识再捡起来看看。由于遨游器正在空中有振动，会让加快率计发生噪声，为了把这些噪声去除掉，须要对加快率计给出的信号做低通滤波打点，奈何抉择滤波器的参数呢？假设滤波滤得太狠，延迟就会较量大，对驾驭的浮现会有影响；假设滤波滤得不敷，能够会有少少低频的噪声权且会展现，导致加快率计的观测不行用。其它最紧急的是要剖判神情解算和驾驭解算这两块常识。chiplab7的飞控板的代码采用的是最浅易的互补滤波算法做为神情解算模块，然后驾驭解算是对欧拉角的三个角度做闭环PID驾驭，根本都是根柢的根柢了。

　　chiplab7的飞控是靠气压计定高的，遨游功效特地豪放。这时刻能够淘宝买个20块钱的超声波模块，然后我方写个高度环去宁静飞控的定高浮现。

　　我感触这个进程至合紧急，由于高度驾驭相对来说是个较量直观剖判PID驾驭的方法，况且chiplab7的飞控加高度驾驭特地好加。就业量不大，由于刷新功效很明显，是以能够让人很有用果感，加深一直练习的兴味。

　　这一个人大三是一定来不足学的，然则我仍然正在这里列出来，由于这些常识你之后都须要迟缓学，我也会正在之后络续反复提到这些常识点。

　　1. 刚体神情的表现、运动学方程和动力学方程。重如果对牛顿-欧拉方程的理解和剖判、刚体神情的欧拉角表现法、神情与角速率的联系等等。

　　这个人辩纷乱不纷乱，说浅易也不浅易，我同样是没有找到一本完善的书全都先容过的，是学了好几个差异的书和论文往后搞认识的。现正在看起来是从入手较量靠谱。

　　知乎出名网友vczh一经说过，练习要抱着敢于造轮子的心态能力前进。是以正在熟谙了别人飞控根柢上，能够我方重头造一个飞控的轮子。能够我方从芯片初阶从头画一个飞控板机器人，读读STM32的芯片手册、读读各类传感器的芯片手册，我方手画一个飞控的道理图、做PCB layout、造板我方焊元件，全套花不了1000块钱，可能加深良多对硬件的剖判。这一个人假设大三没空，也能够不搞了。

　　造作全体呆板人的进程中要稀奇珍视文档的积攒。正在你大三末期，你能够跟着学校的呆板人队备战竞赛，你能够主力卖力一台呆板人。你该当我方列一个excel表格，把呆板人用了几颗螺丝，几根导线，每个零件的规格是什么，都列出来。这个表格一方面能够用来帮帮团队统治呆板人的物料，一方面也是你我方的体验技巧积攒，畴昔你做的其他呆板人能够多多少少都是Robocon、RoboMasters呆板人的变形。

　　另一个积攒是修一个我方的buglist，buglist征求什么呢，能够像冷大如许：做驾驭、呆板人等算法工程师是奈何一种体验？ - 冷哲的解答，就浅易把少少我方的产生过的题目和末了的办理主见排列下来。例如说“杜国线接插位不不变容易脱开，接好后该当用电工胶布再裹一圈”，“表发给淘宝加工的刻板图纸，要稀奇提防和加工商疏导有没有漏掉少少细节，如浸头螺丝孔，要害的倒角”等等。你也能够帮其他呆板人的题目也做如许的记实。buglist能够即是一个浅易的文本文献，假设你无间往内里积攒我方就业中的记实，等你畴昔就业了，这个文献能够会值良多钱。

　　大三的时刻学校该当会开设软件工程的课程。不管你是不是这个专业，上不上这门课，都该当主动去听一听，乃至随着课程的安排功课一齐做一做。软件工程我感触是呆板人为程师必需具备的认识，由于一个呆板人体例里涉及大方的硬件体例和软件成效，软件的个人往往还会涉及差异的言语、差异的编译处境、差异的开垦器械链。几私人合营的话，大师的专业布景、编程风气都欠好像，这就导致差异的代码和模块之间的允诺疏导特地纷乱，必需尽早用UML和其他软件工程的器械帮帮团队剖判和相互疏导。

　　大三的时刻学校该当还会开设操作体例道理和嵌入式体例道理的课程，而大二的时刻讲过盘算机构成道理（所谓的微机道理）。从大三初阶同砚须要初阶贯通及时操作体例和非及时操作体例的区别、道理以及操纵时须要提防的地方。这是一个较量杂的常识点，我目前没有找到很好的教材去先容。正在STM32上，有freeRTOS，uCOS，Vxworks这么几种及时操作体例；Linux是一种非及时操作体例，然则能够通过打补丁形成及时操作体例。这些操作体例的细节正在呆板人开垦中城市多多少少被涉及到，同砚们能够随时上Google和CSDN去查大神们的先容。

　　其它稀奇紧急的一点是呆板人体例里的嵌入式平台都有烧坏的能够性，有能够正在某个嵌入式Linux平台上面辛劳碌苦写了一个多月代码，这个平台蓦然烧坏了，代码也就丢了。是以你的呆板人假设有嵌入式Linux体例正在内里，必定要尽早顶起来途由器，代码准时提交SVN或者git。

　　大三的暑假你能够会行动学校呆板人队的主力去参赛了。备战竞赛和参赛是一件熬炼心性的工作。我正在学生时间贯通过和告成擦肩而过的痛楚，贯通过没机遇再来一年的可惜；也正在卖力大疆RoboMasters竞赛的进程中被那些痛楚和可惜的学生当做发泄的对象，特地有感到。我感触插手呆板人竞赛，很勤勉，然后曲折了，是一件让人迅疾滋长的工作。同砚假设有机遇，必定该当插手起码一届呆板人竞赛。

　　大三的暑假你也能够抉择来插手大疆的RoboMasters夏令营，合于夏令营大师能够看这个知乎问答懂得更多：插手Robomasters 2016夏令营是奈何一种体验? - DJI 大疆革新。每年咱们都正在天下局限内寻找有必定技巧根柢的学生，让他们一齐分组做一个自愿呆板人的离间。这个夏令营，行动机合卖力人，不谦敬地说，我感触该当是全寰宇局限内最好的技巧类夏令营。

　　大三的暑假有一件很紧急的工作即是研究我方大四该当干什么。通常来说，你现正在的才具保本校商量生一定没有题目，当然你也能够抉择考其他学校的商量生或者出国留学。固然说你现正在才具仍旧很总共了，然则你还须要2-3年的期间总共提拔我方更多的才具，能力迈向优秀之途。不管是出国仍然保研，最紧急的主意是给我方争取到另日2-3年可能正在一个卓绝的处境中宁神提拔我方，有较量好的练习资源，可能出席到少少不错的项目中去。能够其他有些行当，出国留学永远是比正在国内待着更好的抉择，然则呆板人行业并不是如许。咱们国度这两年正在呆板人方面升高也很疾，况且咱们国度现正在较量有钱。就像我初阶说的那样，呆板人是富人的营谋，现正在你正在国内也能找到少少很有钱的实践室能够造较量牛逼的呆板人。其它海表良多较量强的呆板人公司也都正在做较量敏锐的军方项目，去找操演能够较量受节造。

　　出国去学呆板人学方面的常识你有良多不错的抉择，例如寰宇第一的呆板人商量院卡耐基梅隆大学，或者麻省理工学院的CSAIL实践室。北美守旧盘算机四学名校（麻省理工学院，卡耐基梅隆大学，斯坦福大学，加州大学伯克利分校）里，除了斯坦福大学热火朝天正在搞人为智能以表，其他几个学校的呆板人商量都很不错。除了四学名校，你另有良多其他的抉择，就像我初阶说的那样，呆板人是富人的营谋，假设念接触到最好的呆板人资源，你要抉择有钱的实践室，而不是驰名的实践室。

　　其它你还须要正在大三的尾巴上选定我方畴昔的细分商量偏向，况且初阶往这个偏向深挖，也即是我正在著作初阶提到的感知、认知、行动几个偏向。当然同时你也不行减少其他方面的常识，加倍是数学根柢。我正在大三的暑假特意找数学系的同砚给我开了个数学幼讲座，练习了一点空洞代数的常识，对我厥后练习暗码学帮帮很大。同时我也读了少少拓扑方面的教材（有一本很奇妙的书叫做Topopogy Without Tears/），如许才剖判了为什么数学理解要用奇异的符号去诠释少少看起来很浮浅的事理。

　　大三阶段的呆板人为程师该学什么根柢数学是各执一词的，正在我看来，你要根本驾御“群是什么”，可能用代数的眼力去证实det(AB) = det(A)det(B)，还要能剖判“用一张纸就能够变出克莱因瓶”（当然是正在四维空间里）。其它，你这个时刻也要可能认识到我方须要再学一遍线性代数。

　　大四初阶了，你能够初阶深挖我方的商量偏向，同时也要初阶学少少高级一点的通用技巧和表面，这时刻你和通常的刻板、电子、盘算机学生就不太相同了，你固然也正在狂编程，但也正在狂练习物理和数学。通用技巧征求ROS，simulink，gazebo和Vrep等器械。通用表面征求，再学一遍线性代数，学学凸优化、数值盘算、转动表现法等方面的常识。这些常识你正在大四仅仅只可开一个头，由于你的大四要操演、卒业、考研、毕设，你会特地地忙。有些人会正在大四进实践室和先生发论文，我私人感触发论文这件事没需要操之过急。你的全体大学功夫该当用正在寻常涉猎各类各样的常识上面，而不是深切某一个微幼的商量题目。

　　大四能够初阶读少少出名初学竹素，我把这些书不分先后地列出来，你没有需要悉数去读，况且每本书先读前几章就够了，能读多少尽量读多少。

　　就像我初阶说的那样，这些书，大个人稀奇贵，还好有少少业界良心的作家放出了他们书的电子版。当然你也能够去少少名字都不行说的网站去找影印版。

　　正在读上面这些书的时刻，matlab，python都要放正在手边，然后把书内里的常识尽量实行出来。良多教科书里城市正在章节后面的习题里放少少写明是用matlab做的习题，要尽量多做少少如许的题。

　　你能够早就表传了ROS的学名，然则最好不要正在大四之前去碰它。由于ROS用了良多操作体例和搜集的底层技巧。我正在知乎解答老手能够叙叙ROS呆板人操作平台开垦的少少体验吗？ - YY硕的解答里有浅易的先容。ROS的安排标的是把呆板人的驾驭和传感器打点的软件和它的硬件隔分开，用上ROS往后，你能够轻易地用到良多能直接跑的软件代码。然则ROS从初学到精晓须要起码一年以上的期间，你必需络续地用，络续地考试新的代码和硬件，能力对它熟谙起来。

　　ROS的可视化器械Rviz内里临于呆板人转动的表现用的是四元数，而正在你之前商量四旋翼遨游器时，内里的代码表现转动用的是欧拉角，做神情解算用的能够是四元数。这个时刻要初阶蓄志识地去练习转动表现法之间的区别和联络。

　　要珍视大四功夫的操演和卒业安排。良多大四的学生卒业安排城市特地颓地做一下，我感触是欠好的。要把做卒业安排的进程看做一个正式的项目。这个项目除了做好技巧方面的就业，也要做好浮现方面的就业。中国工程师的一大特色是，不会表达我方，能够做的东西程度很高，然则做出PPT就会犯字体花哨不正式、一页上面字太多，图文没有联络等表达上的题目。通过PPT先容、浮现我方的成效正在工程师的职业生活的任何一个阶段都特地紧急，它乃至也必定水平上节造了呆板人为程师可能到达的高度。惟有可能把我方的成效清楚地表达给我方的团队机器人，能力得回其他人的反应、通过疏导升高团队的合座凝集力和常识程度，如许我刚正在团队可能得回更多的承认，有帮于团队合座就业效能的升高。我每年去插手几次学术集会，都正在集会上感应到少少中国的科研职员走到国际上往后，演讲才具很差就会导致他们的科研成效不受珍视。当然其他国度的科研职员也是如许。

　　为了写出悦目的技巧呈报和卒业论文，你能够初阶练习Latex。Latex行动国际国内第一写作神器，练习材料正在网上有良多。Latex的练习和操纵同样也是须要络续地游刃有余，多写多练就熟谙了机器人。写卒业论文有个题目是奈何做出灵巧的矢量图，我保举Draw Freely Inkscape，一个比Illustrator更轻量化、然则有些成效反而更强壮的免费软件。

　　对待那些念申请出国留学的同砚，你要做一个我方私人的成效浮现，用网页的情势表露较量好。把我方Github链接（假设你按我说的，大学第一天就申请Github账号，现正在仍旧是一个三年的老油条了）、做过的呆板人视频、写过的技巧呈报和著作（最好是英文的）放正在上面。

　　1. 手写双目视觉里程计。涉及到图像打点、特色配合、地点解算、空间变换等等。

　　2. 手写四旋翼遨游器基于GPS的轨迹策划。涉及到深挖四旋翼遨游器的运动道理、IMU道理、轨迹天生和优化等。

　　3. 造一个被推了也不会倒的双足舵机呆板人。涉及到舵机驾驭、倒立摆修模、动力学理解、PID驾驭、IMU道理等。

　　4. 深度练习操练一个幼车追人跑。涉及到深度练习器械包操纵、数据集收罗、数据集理解、幼车驾驭等。

　　5. 刻板臂给人端茶倒水。这个相对来说土豪一点，由于能直接拿来用的刻板臂都很贵，这个要看实践室有没有条目了。涉及到多自正在度刻板臂道理的练习、器械包的操纵、轨迹策划等等。

　　这几个项目要做好，都要接连进入三个月以上的期间以及必定的资金，每一个都是表面多于实行。当然同砚们我方也能够我方抉择我方的卒业安排问题，然则最好仍然选做出来能跑能飞的东西，同时避免抉择须要花大方期间去拧螺丝、焊板子的问题，尽量买现成的电机、开垦板、3D打印构造，大四要多给我方留期间去看书和写代码。

　　大四到商量生之前的暑假，最好去少少较量不错的呆板人公司操演一下，例如说大疆。当然你也能够一直做呆板人竞赛，例如RoboMasters和大疆的遨游器竞赛。

　　商量生的时刻，你的标的较量清楚了，即是做一种呆板人起码两年期间，并从中开采出能够公布论文的常识点。上面我给出的书单内里，你要初阶精读内里的几本。

　　假设做呆板人视觉定位、传感器调解方面的商量，1、4、5、7四本书必定要精读。

　　假设做策划算法的商量，那么还要读其他偏CS少少的书，例如讲A* search，random forest，图论方面常识的教材。因为我正在这方面成就不深，就不托大了。

　　我现正在特地不发起同砚们抉择从四旋翼遨游器的动力学驾驭里找题目行动商量课题。由于四旋翼遨游器的特色仍旧被商量透了。目前国际上对多旋翼遨游器的商量重要聚集正在造少少奇葩形势的遨游器，以及给多旋翼遨游器上装配一个刻板臂去做力驾驭，如许做就对多旋翼遨游器驾驭的动力学变成了少少影响。是以须要同砚对动力学和多自正在度刻板臂驾驭有较量深的理解。

　　自愿导航和驾驶是这两年的热门，一方面汽车的自愿化是形势所趋，另一方面多旋翼遨游器异军突起，发生了良多对自愿遨游的需求。除了呆板人视觉定位算法以表，同砚还须要练习其他的传感器，以及这些传感器与视觉定位算法奈何调解。这内里有良多坑，例如盘算量的题目，奈何担保调解算法不崩，奈那里理传感器的延时等等，都须要同砚维系我方的项目去踩，坑踩得多了能力滋长。假设大师念找一个多旋翼遨游器平台商量自愿导航，我保举大疆的M100，我仍旧正在知乎解答RoboMasters2015夏令营是奈何的？ - YY硕的解答里吹过一波M100，前面说过的本年夏令营的知乎解答插手Robomasters 2016夏令营是奈何一种体验? - DJI 大疆革新里也有人帮我吹了一波。

　　少少大学里学过的常识点，是必需维系商量生功夫的项主意需求弄得很清爽的，例如三大变换（傅里叶变换，拉普拉斯变换，Z变换），转动表现法（欧拉角、四元数、转动矩阵），数值盘算奈何防守矩阵展现数值题目等等。除了我方的项目，还须要把凸优化、卡尔曼滤波另有多自正在度刻板臂的驾驭练习一下。这三个范畴的常识，是任何一种呆板人城市用的到较量难的常识。

　　凸优化和凸优化的各类变形优劣常紧急的常识，由于各行各业里的商量题目，多半是会创立一个优化题目去办理的。上面提到的《Convex Optimization》web.stanford.edu/~boyd/cvxbook/bv_cvxbook.pdf，也是一本神书，同砚们必定要讲究读一读。Matlab、Python、C++都有少少现成的器械包能够帮帮你解优化题目，只是最好同砚们能我方手写少少根本的优化算法，例如gradient descend，barrier method等等。其它现正在主流的SLAM算法，后端都是通过一种叫做g2o的优化算法来出功效的。况且g2o可能整合bundle adjustment 和structure-from-motion这两大盘算机视觉里的要害题目，能够说是一种很好的盘算思念了，特地有需要练习一下g2o。

　　多自正在度的刻板臂的难点正在于刻板臂的运动学正反解、运动学驾驭和动力学驾驭，根本是一个修模理解和数值算法杀青的题目。假设你所正在的学校没有一个财力雄厚的呆板人实践室的话，你根本上没有机遇接触到多自正在度的刻板臂。这时刻之前学到的Simulink和就要学的Gazebo就派上用场了，你能够用Simscape内里的刚体搭一个多自正在度刻板臂，然后通过Simulink仿真去练习刻板臂的驾驭；也能够用Gazebo的URDF言语写一个刻板臂，然后通过Gazebo和ROS的接口去驾驭刻板臂；也能够用ROS内里的出名器械包MoveIt! Motion Planning Framework，只是MoveIt的题目是，他只可仿真运动学，而不行仿真动力学。工业范畴对多自正在度的刻板臂驾驭广泛用一个叫做D-H表现法的修模器械（Denavit），这个东西我并不太会。我只会向同砚们保举我导师的著述《A mathematical introduction to robotic manipulation》（cds.caltech.edu/~murray/books/MLS/pdf/mls94-complete.pdf）。

　　有一个特地奇妙的实情：《A mathematical introduction to robotic manipulation》这本刻板臂驾驭范畴的出名教材的第二章和盘算机视觉范畴的出名教材《An Invitation to 3-D Vision》的第二章根本是相同的，都正在讲转动表现法。这是由于扫数的转动表现法都能够总结为一种优美的李群构造：SO(3)群。而盘算机视觉和刻板臂驾驭都涉及到剖判刚体的转动，实情上用盘算体例去观测和驾驭扫数的刚体组成的体例，剖判转动都是很要害的题目。转动表现法该当行动商量生阶段的一个紧急练习的常识点。

　　商量生阶段还要造就的一个才具是借帮各类器械仿真呆板人体例的才具。彰彰地，良多呆板人体例真的造出来的话造价高贵，须要正在本质造作之前写一个较量实正在的仿真体例出来测试算法。我感触做仿真体例的才具直接权衡了呆板人为程师的技巧程度。当你初阶要搭一个仿真体例的时刻，第一步是通过欧拉方程和牛顿方程确定刚体的运动特色，乃至要我方写刚体二阶微分方程；第二步是确定刚体之间的互联联系，安排差异类型的合节，假设有软性衔尾须要参预弹簧阻尼模子；第三步是确定被仿真的刚体体例会不会和表界发生碰撞或者其他情势的力，假设有的话，须要安排适合的接触力和摩擦力仿真的模子。多旋翼遨游器的仿真是很浅易的，不须要思考什么接触力。然则多自正在度刻板臂根本都须要仿真接触力，不和物理寰宇去交互的刻板臂惟有很幼的实居心义。而可能自行运动locomotion体例，例如双足、多足呆板人，则涉及到更多的接触力，多到接触力城市影响仿真体例的数值宁静性。搭修一个仿真体例须要很强的体例修模才具和数值理解的才具，固然Simulink、Gazebo、Vrep供给了差异水平的器械简化你的就业，然则要让仿真体例可能宁静运转，必必要能深切个中的细节。有些看起来很高峻上的仿真器械，例如Nvida的PhysX，正在仿真的时刻是纰漏掉科里奥利力的，假设不剖判仿真的素质，能够就会纰漏这一个紧急的缺陷。

　　你的练习筹划迫近尾声。现正在你仍旧进入了一个很好的状况：看到一个呆板人，可能很断然地舆解出它用了什么传感器、实践器、盘算平台可能是什么量级，他的实践机构可能秉承多少气力。看到一个新的算法，可能约莫判别清爽它的实践流程，正在什么合键做了优化。看到一个新的没学过的常识，可能理解出它和你以前学过的什么常识有联络，你还须要再学什么能力弄认识这个常识点。

　　商量生二年级要深化第一年学到的那些技巧和常识，要做到完善地读过四五本书，五十篇以上的论文。你仍旧积攒了几万行代码的体验，也能熟练地评论谁家的电机回差幼，谁家的电机线性水平好。

　　你这个时刻能够去写作少少论文，也能够初阶练习少少更高级的技巧和器械，例如用FPGA和GPU优化算法、魔改Linux内核、玩玩液压体例、懂得更多呆板练习的常识例如加强练习等等。你也能够从盘算机图形学或者盘算力学内里找到少少帮帮你更好举办呆板人仿真和体例理解的器械。因为你懂良多呆板人方面的常识，你能够给学校的呆板人队做教导，或者带队插手少少较量有离间性的呆板人竞赛。

　　写到这里，我就不行够给出良多差异范畴的教导了，由于跟着练习的进一步深化，我我方熟谙的范畴也正在缩短。我只可对几个范畴给出我的观点。

　　对视觉定位和传感器调解来说，SLAM急需新的冲破，目前通过几何拘束去杀青loop closure看起来仍旧走入了末途，没法有更多的开展了，下一步可行的偏向是与深度练习举办维系。详细的少少先容能够阅读行业中大牛的一篇著作computervisionblog.com/2016/01/why-slam-matters-future-of-real-time.html，记述了几个业界大牛们最新的看法。传感器调解技巧，目前另有良多题目能够物色，由于传感器的延时、不服均的信号，会给定位体例变成困扰，奈何去除这些搅扰，须要创立较量纷乱的非线性优化题目，详细能够合心香港科技大学Shaojie Shen的就业。

　　对待多自正在度刻板手和呆板人的locomotion来说，这内里另有特地多能够物色的商量题目。我前面提过接触力和摩擦力很难仿真，大神告诉我现正在没有任何一种器械和表面能把接触力和摩擦力确切仿真出来，是以奈何正在呆板人体例里适宜打点对这些力的驾驭，即是很难的题目了。现正在业界的一个前沿开展偏向，也是诈骗呆板练习技巧来帮帮呆板人学会打点这些表力，只是人类目前最卓绝的多自正在度呆板人体例，Berkeley的Brett呆板人，叠几块积木就要用相当钟（New ‘deep learning’ technique enables robot mastery of skills via trial and error），彰彰另有良多提拔的空间。这方面的题目同砚能够合心知乎大神。

　　末了我念再夸大一遍表达才具的紧急性。你能够从我方带的课程和呆板人队入手，把我方这几年来学过的常识做成PPT讲给学生们听，然后让他们给你反应。多做如许的操演，提拔我方做演讲的才具，这畴昔会让你受益匪浅。

　　商量生二年级之后，你能够计算进呆板人公司就业了，也能够按照你我方感笑趣的商量偏向申请博士接着勤勉。因为你仍旧驾御了精深的常识和手艺，你的职业生活将会大有行动。

　　我从2008年睁开我方的呆板人生活。那一年波士顿动力刚才公布他们的大狗呆板人，Python仍然很幼多的言语，Ubuntu 8.04还很不宁静，Chrome还没有多少人清楚。正在之后的几年中我目击了深度神经搜集的回复，看到波士顿动力的呆板人日渐强壮，通过了ROS的发源和富强，帮帮了大疆的振兴，深深为这个工业的另日感触感动。我祈望这篇著作可能帮帮更多的年青人进入呆板人学的海洋，为另日呆板人学的一直开展功勋气力。必威电竞机器人呆板人为程师练习方针