Que étudier pour se lancer dans la robotique?
Que devrait étudier quelqu'un au niveau universitaire s'il veut se lancer dans la robotique et construire la robotique? Jusqu'à présent, la "mécatronique" semble être le domaine que je recherche? J'ai regardé quelques cours de "robotique" simples, mais ils semblent concerner uniquement le travail électrique et informatique, et n'incluent aucun détail sur la construction des composants mécaniques des robots?
Je suis un consultant professionnel en recherche robotique, avec 30 ans d'expérience dans des organisations comme SRI International et JPL.
Tout comme les ordinateurs, la robotique a un fossé assez important entre le logiciel et le matériel . Le matériel est subdivisé en actionneurs et capteurs .
Si vous aviez dit "je veux entrer dans les ordinateurs", j'expliquerais que seuls quelques ingénieurs en matériel design et build ordinateurs physiques - la plupart les chercheurs supposent que le matériel et le micrologiciel ont déjà été construits, puis ils s'inquiètent du logiciel - comment faire fonctionner le système.
De même avec les robots, la construction du matériel est un travail pour les ingénieurs mécaniciens (pour concevoir la structure et la dissipation thermique), avec de petits morceaux pour les ingénieurs électriciens (pour spécifier les moteurs) et les ingénieurs informaticiens (pour concevoir le firmware silicium). Les robots de nouvelle génération utilisent également des designers industriels (pour rendre les extérieurs jolis et les intérieurs bien assemblés).
Les domaines de recherche pour la conception des actionneurs incluent les mains avec les doigts; tentacules; colibri et autres ailes d'oiseaux et d'insectes; roues élastiques; jambes; conceptions non électroniques pour les zones à rayonnement élevé; et instruments chirurgicaux.
Avec des caméras dans chaque téléphone portable, les capteurs de vision sont pour la plupart un problème résolu à ce stade. Les domaines de recherche pour la conception des capteurs comprennent la peau tactile flexible intelligente, les capteurs d'ondes cérébrales et d'autres capteurs biomédicaux. Il y a encore de la place pour de bons capteurs de force. Celles-ci relèvent des domaines de l'ingénierie des matériaux, de l'ingénierie informatique, de l'ingénierie mécanique et du génie biomédical.
Pour conduire correctement les actionneurs afin qu'ils ne se séparent pas, vous avez besoin d'un ingénieur en théorie de la commande . Commencez par les transformées de Fourier afin de comprendre les transformations z. La courbe d'apprentissage de ces mathématiques est extrêmement abrupte et les carrières sont assez peu nombreuses, donc vous devez être né pour être ingénieur en contrôle ou vous devriez laisser quelqu'un d'autre gérer ces détails de niveau inférieur pour vous.
Le traitement du signal , pour les pilotes de capteur de niveau moyen et bas, a toujours été du domaine des EE. Cela va jusqu'au traitement de l'image, qui relève de l'informatique, puis à la compréhension de l'image, qui se trouve dans l'IA. branche de CS.
Cependant, comme je l'ai mentionné, le matériel, le micrologiciel et les pilotes sont tous des détails de fabrication que vous résolvez une fois et que vous vendez pour toujours. Tout le monde peut acheter un kit Lego ou Bioloids sur étagère maintenant et commencer à travailler avec des moteurs. Ce n'est pas comme en 2006, lorsque le robot humanoïde Fujitsu HOAP avec lequel nous travaillions au JPL était une commande spéciale de 50 000 $.
La plupart de ce que je considère comme un travail vraiment intéressant commence en supposant que le matériel et les pilotes ont déjà été accomplis - et ensuite, que faites-vous faites avec le système? C'est complètement dans le domaine du logiciel.
Le contrôle du logiciel robotisé commence par des simulateurs 3D, qui à leur tour sont basés sur la cinématique avant; éventuellement cinématique inverse; la dynamique, si vous en avez envie; et les simulations physiques-moteurs. Ici, les mathématiques sont centrées sur des emplacements [position + orientation], qui sont mieux représentés en utilisant des matrices de transformation de coordonnées homogènes [4x4]. Ce ne sont pas très difficiles, et vous pouvez obtenir un bon fond en eux à partir de n'importe quel manuel de graphisme informatique. Assurez-vous de suivre la religion de la post-multiplication par des matrices se terminant par un vecteur de colonne à droite; cela vous permet de chaîner la cinématique de la base à la taille, à l'épaule, au coude et à la main d'une manière que vous pourrez comprendre. Les premiers manuels proposaient la prémultiplication à l'aide de vecteurs de ligne, car ils pensaient que cela ne ferait aucune différence. Cela fait.
Bien sûr, les moteurs physiques nécessitent une connaissance décente de la physique.
Le traitement de niveau supérieur est accompli en utilisant l'intelligence artificielle , généralement des systèmes basés sur des règles. Le traitement en langage naturel peut également être lié en linguistique et en phonétique. La reconnaissance et la génération de la parole sont encore une fois principalement le traitement du signal, enseigné en EE et CS. Des avancées récentes travaillent sur le Big Data, qui utilise des statistiques, le raisonnement bayésien et base des espaces vectoriels (issus des mathématiques).
La robotique n'a pas encore éclaté. Il est toujours au même niveau que les téléphones portables quand Gordon Gecko marchait sur la plage en parlant dans un "téléphone portable" de la taille d'une chaussure. Je ne vois pas les robots devenir omniprésents avant 2020. Vers 2025, être programmeur de robots sera autant demandé qu'être programmeur d'applications aujourd'hui. Étudiez beaucoup de A.I. Commencer de bonne heure.
Bonne chance. J'espère que ça aide.
Conception du système de robot humanoïde à la pointe de la technologie en 2006 [court métrage]: http://www.seqcon.com/caseJPL.html
Schéma fonctionnel de très haut niveau des composants [graphique]: http://www.seqcon.com/images/SystemSchematic640.gif
Je recommande fortement de regarder Intelligence artificielle pour la robotique sur dacity , c'est un cours très intéressant qui couvre le logiciel et la partie IA. Coursera propose également un cours de robotique en ligne gratuit, ainsi que d'autres cours très pertinents et utiles pour la robotique.
Génie mécanique et électrique et informatique.
Le génie mécanique éclairera les choix concernant les servos, les liaisons, les engrenages et tous les autres composants mécaniques.
La théorie du contrôle est la jonction de l'ingénierie mécanique et électrique. Vous en aurez besoin.
Le contrôle est tellement numérique de nos jours, donc l'EE et l'informatique en feront partie.
C'est un grand champ. Bonne chance.
La robotique industrielle est généralement manipulée par les ingénieurs en mécanique, et la robotique de sport/d'équipe par les ingénieurs en génie électrique, en génie électronique ou en informatique. Tout dépend de ce que vous entendez par "robotique". De plus, si personne d'autre ne le mentionne, une maîtrise est fortement encouragée.
En prime, les mathématiques utilisées en robotique industrielle sont directement liées aux mathématiques pour le développement de jeux. On ne sait pas vraiment qui est censé faire quoi en robotique.
La mécatronique est le domaine d'études actuel pour ceux qui s'intéressent à la robotique. Il combine mécanique, électrique, commandes et logiciels en ce qui concerne la robotique.
Dans le passé, nous venions de différents horizons, ingénieurs en mécanique, électricité, électronique et logiciels. Je suis ingénieur d'application pour un fabricant de robots. J'ai commencé dans l'avionique, j'ai évolué vers des équipements de test automatisés, puis vers des systèmes de livraison de matériel automatisés, je suis devenu technicien et gestionnaire de robotique, puis j'ai évolué vers la programmation et la formation d'applications.
Une dernière note, soyez prêt à continuer d'apprendre. C'est un domaine qui change et évolue constamment.