机器人技术研究生的数学前提


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机器人技术专业的一名研究生向我询问了他应该修读的数学领域(先决条件),以开始进行机器人技术硕士学位研究。什么是研究学生必不可少的一些好材料/书?为了让学生在机器人技术方面打下坚实的基础,我们应该建议哪些?

Answers:


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其他答案是正确的:这取决于您关注的重点以及您的主题。但是,有一些共同的主题。我想说,一个体面的大学的数学未成年人应该涵盖基础。

根据我的经验,我强烈建议以下内容:

  1. 线性代数,至少一两个学期。计划参加进修课程,并在必要时进行专业培训。由于机器人在世界上运行,并且世界由坐标系定义,因此了解矩阵乘法,逆,秩,仿射和投影变换等知识非常有帮助。
  2. 微积分,至少3个学期。
  3. 一些数值分析,因为机器人使用计算机。
  4. 概率和统计,至少一学期,尽管这一点变得越来越重要

对于我的子领域(算法机器人),以下事情非常有帮助:

  1. 算法和数据结构,至少2个学期
  2. 形式计算理论(难度和问题映射),至少一个学期
  3. 矩阵理论(专业线性代数的另一学期)
  4. 离散数学(图形,计数和枚举),至少1个学期,

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这在很大程度上取决于研究主题。例如:

  • 图像处理,机器视觉...
  • SLAM
  • 路径规划
  • 控制
  • 机器人操纵器?
  • ...

在不了解研究领域的情况下,要知道需要什么数学并不容易。话虽这么说,但无论如何,所需的任何数学都是在本科学习期间教授的,因此没有真正的要求。任何特定领域的数学通常只需要矩阵代数的基础知识即可建立。

也可能需要一些编程经验。


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由于机器人技术是电气,机械和软件工程的结合,因此这些领域的数学显然很重要。最重要的是,我认为在机器人技术领域中,掌握线性代数,概率和控制理论非常有帮助。很好地掌握机械原理显然也有帮助。


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一个好的方法就是研究机器人程序,并查看它们针对不同班级的书籍,这些书籍可以帮助建立基础。我个人曾将这本书用于机器人/机电一体化课程,但它是针对本科生的

http://www.amazon.com/Introduction-Mechatronics-Measurement-Systems-Alciatore/dp/0071254072

如果您想建立更多的基础,明智的做法是查找顶尖的机器人技术学校,并找出他们使用的书籍。大部分内容可以在课程提纲中找到,方法是搜索学校,班级名称以及当前的教授姓名。


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我会加$ 0.02。正如其他答案所说的那样,您正在学习的内容至关重要。您对数学越熟悉,就越容易理解这些概念,因此我会偏重数学作为本科生,尤其是如果您希望去读研究生并从事机器人技术研究。

  • 线性代数,两个学期
  • 微分方程。
  • 微积分,三个学期-当然要通过矢量微积分,理想情况下要暴露于高维(广义斯托克斯定理,微分形式,外代数等)
  • 真实分析。良好的基于​​证明的数学入门,并为高级数学提供基础
  • 概率论,2个学期。理想的情况是对现代度量理论有所了解。
  • 微分几何(如果要进行路径规划,几何控制等)
  • 小组理论,特别是关于李群

您还需要选修矩阵分析以及概率论方面的研究生数学课程。我最喜欢的数学课和书是《霍恩和约翰逊的矩阵分析》

此列表不包括具有沉重数学成分的非数学类,例如拉格朗日力学,数据结构,算法,信号和系统,状态空间控制理论等。

以我的拙见,在机电一体化课程中控制计算机科学与物理的双专业并控制ME / EE部门可能会为您提供最好的服务。您将对理论有很好的了解,然后可以在暑期实习中获得实践经验。


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