如何系統地學習機器人？

作為在校工科生，只回答問題中關於如何自學機器人方面的問題。

1. 基礎知識入門

教材大同小異，推薦常用的兩本：

克雷格：

蔡自新：

配合教材可以看史丹佛大學的公開課：

以上內容，幫助在腦海中建立機器人學的大概圖景和基本概念。當然，不必盡看，實際上認真鉆研一套足矣。通常機器人學基礎討論都基於機械臂，需要弄懂的幾個問題：機械臂的空間描述和座標變換；機械臂運動學；機械臂逆運動學；機械臂動力學；軌跡規劃；機械臂的控制；其他如機械設計、傳感器、影像處理etc。

基礎內容中，個人認為最重要的必須掌握的幾個概念：

① 剛體位姿的座標描述和變換 ：機器人模型的基礎，於機器人學的重要性猶如英文字母至於英文；

② D-H座標變換 ：機械臂建模的重要方法，以簡潔的數學語言描述由一連串剛體組成的機械臂；

③ 雅各比矩陣 ：機械臂運動學的核心，用於關節速度和末端速度的換算；

④ 拉格朗日動力學 ：力和速度加速度之間換算的橋梁。

最重要的工具：數學，尤其是 線性代數 。

2. 基礎動手入門

工科不動手，學過也沒有。如果你覺得上述基礎內容很枯燥（實際上確實很枯燥），不放自己動手增加趣味性。

軟體上，可以使用萬能的matlab。實際上，克雷格的【機器人學導論】裏就有大量matlab習題，可以參考。當然這裏不得不提Perter Corke編寫的 robotics toolbox for matlab :

。

安裝這個toolbox之後，你可以在matlab上透過D-H方法建立機器人模型，並避開底層繁瑣的矩陣運算，透過簡單的函式進行一些運動學計算——不過逆運動學求解經常不收斂，畢竟不涉及底層嘛。更多的細節題主可以自己摸索。貼一個自己開始瞎搗騰時弄的模型圖（害羞>.<）：

硬體上，個人DIY機器人的話成本是很高的，定位為科教功能的nao機器人（此著名萌貨見下圖，為什麽我要貼這個無關緊要的圖因為它實在是太萌了），一台就賣十幾萬呢。

但是學生黨個人DIY相對簡陋的機械臂也是可行的。買幾個幾十塊錢的電機，精度雖低，能轉起來就行。買幾塊控制板。如果你電路夠牛逼，也可以自行設計電路畫電路圖送加工然後自行焊接，但總還是買現成的板子方便嘛。對於初級選手，控制板可以選擇學生黨最常用的微控制器，這裏我推薦自己搗騰過的開源計畫 arduino ：

Arduino - HomePage

（圖片來自arduino官網首頁）

arduino的好處是，編程語法簡單，只要能理解基礎的C語言即可，幾乎零入門；編輯器內建很多sample可以參考；編程樣版通用性強，很多時候編程只需要在樣版上改動設計實作功能的語句即可；作為開源計畫，google一下就可找到很多國外強人做的狂拽酷炫的DIY計畫，比如：

DIY Robotic Hand Controlled by a Glove and Arduino

很多DIY的人願意將程式公開，可以拿來參考；還有就是，價格不貴。

不管買電機還是控制板，可以求助萬能的淘寶。一個簡單的機械臂搭起來，幾百塊錢夠了。

貼一張我使用arduino板子和簡單馬達瞎倒騰的機械臂：

用它在紙上畫線，因為精度低，所以直線抖成那副挫樣（害羞>.<）。

3. 進階

進階就沒法在知乎裏講了。首先方向太多，在學習完基礎知識以後，你要做什麽（工業機械手臂，運動型仿人機器人，etc），你要做哪一塊（機械設計，電路，影像處理，控制演算法，步態規劃etc）。再者，成本太高，你懂的。最後，進階的機器人DIY沒有必要，財力成本高是一回事，更甚的是時間精力成本高。如果不以機器人為專業，那麽到1、2階段，自己玩玩即可。如果有誌於從事機器人相關研究或工作，那麽在大學裏參與相關研究計畫即可。