機器人學常用的建模方法

1. 機器人技術

機器人， 問題比較寬泛，就我所知的說兩句
這個領域是一個多學科的綜合， 電子，機械，計算機，都要用到。 電子機械方面的，不很清楚，大致用的知識，應該是 自動控制， 材料，力學，感測器。
本人屬於計算機方面，就這個方面說一些，不對之處，請同行指教。 機器人編程，機器人學習。機器人編程 有兩種，在線 離線， http://..com/question/81828450.html 在那裡主要說了一下 在線的， 離線的沒細說 ，不過確實需要具體任務而定， 掌握的語言不是很重要， c++ 就可以了 ，主要問題是，要對機器人的個部分有一定了解。 各個模型的原理，需要清楚， 就手臂來說， 開始要了解 幾何的建模， 然後在幾何的基礎上 繼續 運動學模型， 之後 是力學模型 也就是考慮到操作臂 受到的力。這些了解後，要了解 環境建模(不知道是不是這么說，應為學的是外國材料，翻譯方面會有偏差， 也就是對機器人所處 空間要有模型，這樣可以對 他的運動路徑，避免碰撞，進行分析，主要是軌跡分析 )。
這些都了解後，模型方面就差不多了， 還有就是 視覺和感測器的模型， 本人不清楚，請大家補充
關於機器學習方面，是一個很有發展的方向，主要就是研究如何讓機器人進行學習，現在已經有很多成果， 基本上用到多的都是 概率方面知識，有不少演算法， 1 概念學習 和從一般到特殊 2 決策樹學習 3 人工神經網路學習 4 貝葉斯學習 5 基於實例學習 6 遺傳演算法 7 分析學習 。 (參考 Tom M.Mitchell 的機器學習，不錯的參考書)

希望對你有所幫助， 你說 的需要學習一階位思邏輯 二階位思邏輯 ，不清楚了， 希望有專業朋友給予解答， 祝 大家春節快樂， 共同進步

2. 製作機器人都需要學習什麼

因為機器人是個跨領域的東西，要從事相關工作可以讀的專業簡單來說有三大塊，電子（包括自動化），機械，計算機（或軟體）。

1、電子：首先硬體電路設計，從最簡單的穩壓供電，到比較高大上的集成電路，另外就是控制器（機器人的小腦）的使用，從簡單的單片機到復雜的嵌入式開發，這個對編程水平要求比較高。

2、機械：機械專業跟電子專業一樣也涉及到控制器的使用，另外就是使用Solidworks等軟體進行機械結構的三維建模什麼的，總的來說學了這些之後可以自行設計機器人的身體各個部分的結構和樣子，也知道怎樣去控制他們比較合理。

3、計算機：主要就是編程（相當於機器人的大腦），尤其是機器學習，人工智慧方面的，舉幾個常見的例子，比如計算機視覺（人臉識別什麼的），機器人的路徑規劃，機器人的行為控制。

(2)機器人學常用的建模方法擴展閱讀

機器人可以是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物但是日本不同意這種說法。日本人認為「機器人就是任何高級的自動機械」，這就把那種尚需一個人操縱的機械手包括進去了。因此，很多日本人概念中的機器人，並不是歐美人所定義的。

一般說來，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標准化組織採納了美國機器人協會給機器人下的定義：一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。

機器人能力的評價標准包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間佔有性等；物理能，指力、速度、連續運行能力、可靠性、聯用性、壽命等。因此，可以說機器人是具有生物功能的空間三維坐標機器。

3. 用adams怎麼對scara機器人建模

】：對SCARA機器人進行正逆運動學分析以及軌跡規劃模擬時,不易直觀地驗證運動學演算法的正確性和軌跡規劃的效果。為解決以上問題,基於ADAMS軟體環境,建立了SCARA機器人的三維虛擬樣機模型,結合SCARA機器人的正逆運動學在笛卡爾空間對其末端規劃一段圓弧路徑軌跡,並將該圓弧路徑軌跡數據導入虛擬樣機模型中進行軌跡規劃的模擬。結果表明,該系統為SCARA機器人運動學分析及軌跡規劃方法的模擬驗證提供了一個有效的平台

4. 什麼是牛頓—歐拉法

牛頓—歐拉動力學法：利用牛頓力學的剛體力學知識導出逆動力學的遞推計算公式，再由它歸納出機器人動力學的數學模型——機器人矩陣形式的運動學方程；

拉格朗日法：引人拉格朗日方程直接獲得機器人動力學方程的解析公式，並可得到其遞推計算方法。一般來說，拉格朗日法運算量最大，牛頓—歐拉演算法次之，凱恩法運算量最小、效率最高，在處理閉鏈機構的機器人動力學方面有一定的優勢。

5. 如何系統地學習機器人

作者：鄭帆
鏈接：http://www.hu.com/question/22390802/answer/21350061
來源：知乎
著作權歸作者所有，轉載請聯系作者獲得授權。

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：
克萊格：機器人學導論 (豆瓣)
蔡自新：機器人學 (豆瓣)

配合教材可以看斯坦福大學的公開課：斯坦福大學公開課：機器人學

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，實際上認真鑽研一套足矣。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坐標變換；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、感測器、圖像處理etc。

基礎內容中，個人認為最重要的必須掌握的幾個概念：
①剛體位姿的坐標描述和變換：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；
②D-H坐標變換：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雅克比矩陣：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，克萊格的《機器人學導論》里就有大量matlab習題，可以參考。當然這里不得不提Perter Corke編寫的robotics toolbox for matlab :http://petercorke.com/Robotics_Toolbox.html。

安裝這個toolbox之後，你可以在matlab上通過D-H方法建立機器人模型，並避開底層繁瑣的矩陣運算，通過簡單的函數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>.<）：
<img src="https://pic1.mg.com/_b.jpg" data-rawwidth="744" data-rawheight="352" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="744" data-original="https://pic1.mg.com/_r.jpg">
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，為什麼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。
<img src="https://pic2.mg.com/_b.jpg" data-rawwidth="3264" data-rawheight="2448" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="3264" data-original="https://pic2.mg.com/_r.jpg">
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單片機，這里我推薦自己搗騰過的開源項目arino：Arino - HomePage
<img src="https://pic4.mg.com/_b.jpg" data-rawwidth="926" data-rawheight="400" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="926" data-original="https://pic4.mg.com/_r.jpg">（圖片來自arino官網首頁）（圖片來自arino官網首頁）

arino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；編輯器自帶很多sample可以參考；編程模板通用性強，很多時候編程只需要在模板上改動設計實現功能的語句即可；作為開源項目，google一下就可找到很多國外強人做的狂拽酷炫的DIY項目，比如：DIY Robotic Hand Controlled by a Glove and Arino 很多DIY的人願意將程序公開，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arino板子和簡單電機瞎倒騰的機械臂：
<img src="https://pic3.mg.com/_b.jpg" data-rawwidth="2000" data-rawheight="3552" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="2000" data-original="https://pic3.mg.com/_r.jpg">用它在紙上畫線，因為精度低，所以直線抖成那副挫樣（害羞&gt;.&lt;）。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
進階就沒法在知乎里講了。首先方向太多，在學習完基礎知識以後，你要做什麼（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，圖像處理，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，那麼到1、2階段，自己玩玩即可。如果有志於從事機器人相關研究或工作，那麼在大學里參與相關研究項目即可。

6. 工業機器人設計步驟

這個開發流程單拉哪個環節出來都夠寫一個長文，這里只能簡單說一下我自己的認識。按照時間順序，一個批量機器人產品的開發由以下幾個流程組成：

1. 需求分析和產品定義。

產品管理人員在這個階段搜集市場信息，走訪客戶，了解競爭對手，最終總結出一種產品需求，以及需求所針對的典型行業和典型工藝。根據市場提出市場預期，一年能賣多少台，目標價格區間，目標行業應用的現狀和發展趨勢等。根據需求，提出一份產品性能指標，定量的具體的對預期產品進行產品功能層面的描述，例如使用環境，工作范圍，最高速度，額定負載，實現某典型工藝軌跡的時間，IP等級，電源類型，重量限制，使用壽命，需要遵循哪些認證和標准等等。

這里需要的技能是對行業，對市場，對成本，對公司戰略，對其他開發環節和生產製造過程的綜合認識以及商業敏感。這是在長期工作中慢慢建立起來的。

2. 前期研究和可行性分析

針對前一步提出的產品性能指標，機械，模擬，驅動，電氣，軟體領域的工程師開始從各自的技術角度對指標進行評估。主要從技術可行性和成本兩個方向切入，期間還需要采購和生產人員的協助。目標是確定在技術和成本間是否存在一個可盈利的平衡點。在這個階段另一個重要內容是對競爭對手相似產品進行詳盡的分析和測試，盡可能把對手的經驗轉化為自己產品的優勢。

本階段結束後會得到一個概念方案，並且對開發周期和成本有了估計。這些內容會以可行性分析報告，項目計劃，成本分析，風險評估等形式成為輸出文檔供管理層決策是否正式開始開發項目。

在這個階段各個領域都會有資深的工程師參加。各個領域涉及的知識和技術會在後面其他開發階段介紹。

3. 計算與模擬

前面的概念方案雖然缺乏大部分細節，但依靠大致的尺寸，負載，速度，典型工藝軌跡等信息已經可以對產品進行粗略的建模和模擬計算。依照概念方案中的幾何尺寸信息可以建立機器人的運動學模型。在這樣的基礎上，外部負載是已經定義，自然質量負載和摩擦力根據經驗估計，這樣可以進一步獲得動力學模型。以目標速度和軌跡作為輸入進行動力學模擬就獲得了兩項重要的數據：a. 各驅動軸扭矩；b. 各關節受力情況；
其中前者作為驅動系統開發和選型的依據，而後者是機械結構設計的依據。

模擬計算工作是機器人開發過程中系統層和元件層的介面，面向產品功能的性能指標在這里被轉化為面向技術實現的各元件性能參數。

在這個階段格外需要經典力學，多體動力學模擬，對機械繫統，電氣系統以及控制理論的綜合知識要有深刻的理解。需要熟練使用模擬計算工具，Matlab/Simulink, Modelica, Adams, 或各種機器人領域內的軟體。當然工具的使用並不是最重要的，對知識的理解永遠是第一位。

4. 驅動系統選型開發

驅動系統包括從電源，伺服驅動器，電機，到減速機的一系列元件，更多被叫做powertrain。因為不同元件涉及的領域差別較大，通常由電力電子(power electronic)，伺服電機，減速機三個領域的工程師合作完成。

根據經模擬計算得出的轉速扭矩需求，在上述三個領域內的產品內選擇已有的標准型號，在標准型號的基礎上進行優化，或開發新型號。這里設計的三個元件驅動器，伺服電機，減速機是工業機器人最核心的三個零部件，承載了物理層的大部分關鍵技術，也是元件成本的大頭。三個元件都是工業系統中的常用元件，但對性能要求與其他應用（除了精密加工和航空航天）比要高一些。因為安裝空間有限且封閉，在緊湊型和熱量管理上的要求尤其高。

在這個階段，工程師需要對相關領域的知識有深入理解，例如電力電子，電機驅動與控制 （基於空間向量），電機（主要是無刷永磁電機）設計，電機相關的電磁學，各種減速機設計和應用，軸承與潤滑等。如果不涉及元件開發只是選型則需要對各種元件的性能參數有深入的理解，且有大量應用經驗。

5. 機械設計

常規的運動系統機械設計。設計輸入有以下幾方面，一是經過模擬計算的機械部分子系統性能指標（長度，空間運動范圍，重量），二是各節點受力分析，三是驅動系統的安裝要求，四是功能性能指標中對安裝方式和應用環境的要求。綜合這些輸入，機械工程師需要選擇適當的材料，設計合理的結構實現以上要求。

其中力學分析結果作為有限元分析的輸入，由機械工程師對設計進行有限元計算，驗證結構的強度。

知識結構上：機械設計，材料，有限元，熟悉相關標准，了解各種加工工藝（鑄造，壓鑄，塑料成型，鈑金，焊接），熟練使用CAD軟體（ProE, UG, Catia, Inventor），有限元計算，還有更重要的，經驗，經驗，經驗。

6. 控制櫃設計

典型的工業驅動控制系統電氣櫃設計。櫃體為驅動系統中的電源和啟動器，控制系統中的工控計算機（大多廠商選擇工控計算機而不是PLC加運動控制器方案），以及通信匯流排系統提供安裝，操作，維護的環境。布局，熱量管理，以及相關設計標准（IEC, UL, GB, CE）的執行是關鍵。

知識體系：低壓電氣系統設計，伺服驅動系統應用，電氣櫃風道和散熱設計，本質安全，現場匯流排的連接，各種設計標准。熟練使用CAD軟體（Eplan, Autodesk）

7. 常用機器人控制方法有哪些

首先依據機器人的機械結構建立機器人運動模型，最常用的運動學模型是DH模型和指數積模型
運動學模型是建立各個機器人關節運動，與機器人整體運動的對應關系，也就是說，機器人某個關節動了，對機器人整體位置和姿態影響有多少，就需要通過運動學模型去計算，這種計算算是正向計算：從各個關節到機器人整體
另一種計算是逆向計算：從機器人整體到各個關節，比如說機器人想要運動到某個位置，那對應的各個關節要運動多少，就需要運動學模型做逆向計算。
上面說的都是上層計算，得到的是位置信息，但最終機器人動，是需要電流驅動電機的，中間的轉換數據鏈是：位置-》速度-》加速度-》力矩-》電流
這是機器人運動最基本的
另外，機器人想要運動到哪裡，可以通過攝像頭（單目或者雙目），或者激光去定位。
如果想要機器人運動更柔和或者效率更高或者更節能，就需要加入機器人的動力學模型，並且標定機器人的動力學參數，再做正向和逆向計算
如果想要提高機器人的精度，就需要對機器人的本體誤差做標定，並補償

8. 機器學習有哪些學習方法

在繼續學，我感覺有一些特定的方式來完成你的思想思維以及思想作為。

9. AnyLogic主要的幾種建模方法

這樣，它們就失去了所有的個體特徵、歷史或動態變化。如果問題允許這種抽象程度，系統動力學是很好的選擇。AnyLogic採用了為系統動力學建模者所熟悉的方式來設計和模擬反饋結構（存量、流程圖和決策規則，包括數組變數又叫下標）。用戶可以依次定義存量和流變數使用公式中的自動「代碼補全」為了模型有更好的易讀性，可以定義「影子」變數使用表函數（查找表）、線性或樣條曲線插值定義枚舉和范圍類型的維度定義子維度和子范圍定義任意維度的數組變數每個數組變數的不同部分可以使用多種公式使用特定的系統動力學和標准Java的數學函數2、基於主體：是本質上分散的、以個體為中心的（和系統層相反）模型設計方案。建模者在設計基於主體的模型時，要確定活動實體，即主體（可以是人、公司、項目、資產、車輛、城市、動物、船、產品等），定義它們的行為（如主要的驅動力，反應、記憶、狀態等），並將它們置於某個環境里，可能還需建立關聯，然後運行模擬模型。那時，整體的（系統層）行為就是個體行為相互交織的結果。AnyLogic是唯一能夠有效的支持主體建模的工具，用戶可以將基於主體的建模方法和其他方法相結合。AnyLogic基於主體建模提供了一些可重復使用的設計模式，包括：模型結構主體同步空間（連續、離散或GIS地圖）、移動性、空間動畫主體聯系（網路，社會網路）和交流主體的動態創建和消失3、離散事件：我們觀察到的絕大部分過程由連續的變化構成。然而，當我們分析那些過程時，很多情況下我們需要從連續特性中抽象出一些事件來，只對系統生命中的一些重要「瞬間」和「事件」加以考慮。用這些事件來接近真實世界過程的建模方式就叫做離散事件建模。以過程為中心的建模建議將系統作為一系列連續的操作過程來分析：（到達、延遲、使用資源、分離、合並等），將操作程序看作是在某些類型的實體（顧客、文件、零件、數據包、車輛、電話）上運行。實體是被動的，但它們的某些特性卻可以影響處理方式（例如，通話類型、任務的復雜度），或隨著實體在過程（累計等待時間或費用）中的流動而改變。以過程為中心的建模的復雜度為中等偏下：雖然每個對象作為實體單獨進行建模，但建模者通常丟掉了很多「物理層」的細節，如精確的幾何、加速、減速。以過程為中心的建模廣泛運用於商業流程、製造、物流和醫療領域。AnyLogic主要使用企業庫實現離散事件建模。4、多種方法：系統動力學方法高度抽象，主要用於戰略層。流程導向型（離散事件）建模主要用於操作和策略層。基於主體的建模可應用於任何層面：主體可以是競爭的公司、消費者、項目、概念、車輛、行人、機器人等。AnyLogic 通過將三種建模方法置於同一平台，使建模者不再受限於特定的建模方法，可以始終選擇最有效的建模方法，或將它們結合在一起解決問題。

10. 請問機器人建模軟體用什麼比較好

你可以先去【繪學霸】網站找「3d建模」板塊的【免費】視頻教程-【點擊進入】完整入門到精通視頻教程列表： www.huixueba.net/web/AppWebClient/AllCourseAndResourcePage?type=1&tagid=307&zdhhr-11y04r-1990561387914129347

想要系統的學習可以考慮報一個網路直播課，推薦CGWANG的網路課。老師講得細，上完還可以回看，還有同類型錄播課可以免費學（贈送終身VIP）。

自製能力相對較弱的話，建議還是去好點的培訓機構，實力和規模在國內排名前幾的大機構，推薦行業龍頭：王氏教育。
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在「3d建模」領域的培訓機構里，【王氏教育】是國內的老大，且沒有加盟分校，都是總部直營的連鎖校區。跟很多其它同類型大機構不一樣的是：王氏教育每個校區都是實體面授，老師是手把手教，而且有專門的班主任從早盯到晚，爆肝式的學習模式，提升會很快，特別適合基礎差的學生。

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