机器人学常用的建模方法

1. 机器人技术

机器人， 问题比较宽泛，就我所知的说两句
这个领域是一个多学科的综合， 电子，机械，计算机，都要用到。 电子机械方面的，不很清楚，大致用的知识，应该是 自动控制， 材料，力学，传感器。
本人属于计算机方面，就这个方面说一些，不对之处，请同行指教。 机器人编程，机器人学习。机器人编程 有两种，在线 离线， http://..com/question/81828450.html 在那里主要说了一下 在线的， 离线的没细说 ，不过确实需要具体任务而定， 掌握的语言不是很重要， c++ 就可以了 ，主要问题是，要对机器人的个部分有一定了解。 各个模型的原理，需要清楚， 就手臂来说， 开始要了解 几何的建模， 然后在几何的基础上 继续 运动学模型， 之后 是力学模型 也就是考虑到操作臂 受到的力。这些了解后，要了解 环境建模(不知道是不是这么说，应为学的是外国材料，翻译方面会有偏差， 也就是对机器人所处 空间要有模型，这样可以对 他的运动路径，避免碰撞，进行分析，主要是轨迹分析 )。
这些都了解后，模型方面就差不多了， 还有就是 视觉和传感器的模型， 本人不清楚，请大家补充
关于机器学习方面，是一个很有发展的方向，主要就是研究如何让机器人进行学习，现在已经有很多成果， 基本上用到多的都是 概率方面知识，有不少算法， 1 概念学习 和从一般到特殊 2 决策树学习 3 人工神经网络学习 4 贝叶斯学习 5 基于实例学习 6 遗传算法 7 分析学习 。 (参考 Tom M.Mitchell 的机器学习，不错的参考书)

希望对你有所帮助， 你说 的需要学习一阶位思逻辑 二阶位思逻辑 ，不清楚了， 希望有专业朋友给予解答， 祝 大家春节快乐， 共同进步

2. 制作机器人都需要学习什么

因为机器人是个跨领域的东西，要从事相关工作可以读的专业简单来说有三大块，电子（包括自动化），机械，计算机（或软件）。

1、电子：首先硬件电路设计，从最简单的稳压供电，到比较高大上的集成电路，另外就是控制器（机器人的小脑）的使用，从简单的单片机到复杂的嵌入式开发，这个对编程水平要求比较高。

2、机械：机械专业跟电子专业一样也涉及到控制器的使用，另外就是使用Solidworks等软件进行机械结构的三维建模什么的，总的来说学了这些之后可以自行设计机器人的身体各个部分的结构和样子，也知道怎样去控制他们比较合理。

3、计算机：主要就是编程（相当于机器人的大脑），尤其是机器学习，人工智能方面的，举几个常见的例子，比如计算机视觉（人脸识别什么的），机器人的路径规划，机器人的行为控制。

(2)机器人学常用的建模方法扩展阅读

机器人可以是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物但是日本不同意这种说法。日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”，这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了。因此，很多日本人概念中的机器人，并不是欧美人所定义的。

一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。

机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。因此，可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标机器。

3. 用adams怎么对scara机器人建模

】：对SCARA机器人进行正逆运动学分析以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果。为解决以上问题,基于ADAMS软件环境,建立了SCARA机器人的三维虚拟样机模型,结合SCARA机器人的正逆运动学在笛卡尔空间对其末端规划一段圆弧路径轨迹,并将该圆弧路径轨迹数据导入虚拟样机模型中进行轨迹规划的仿真。结果表明,该系统为SCARA机器人运动学分析及轨迹规划方法的仿真验证提供了一个有效的平台

4. 什么是牛顿—欧拉法

牛顿—欧拉动力学法：利用牛顿力学的刚体力学知识导出逆动力学的递推计算公式，再由它归纳出机器人动力学的数学模型——机器人矩阵形式的运动学方程；

拉格朗日法：引人拉格朗日方程直接获得机器人动力学方程的解析公式，并可得到其递推计算方法。一般来说，拉格朗日法运算量最大，牛顿—欧拉算法次之，凯恩法运算量最小、效率最高，在处理闭链机构的机器人动力学方面有一定的优势。

5. 如何系统地学习机器人

作者：郑帆
链接：http://www.hu.com/question/22390802/answer/21350061
来源：知乎
着作权归作者所有，转载请联系作者获得授权。

作为在校工科生，只回答问题中关于如何自学机器人方面的问题。

1. 基础知识入门
教材大同小异，推荐常用的两本：
克莱格：机器人学导论 (豆瓣)
蔡自新：机器人学 (豆瓣)

配合教材可以看斯坦福大学的公开课：斯坦福大学公开课：机器人学

以上内容，帮助在脑海中建立机器人学的大概图景和基本概念。当然，不必尽看，实际上认真钻研一套足矣。通常机器人学基础讨论都基于机械臂，需要弄懂的几个问题：机械臂的空间描述和坐标变换；机械臂运动学；机械臂逆运动学；机械臂动力学；轨迹规划；机械臂的控制；其他如机械设计、传感器、图像处理etc。

基础内容中，个人认为最重要的必须掌握的几个概念：
①刚体位姿的坐标描述和变换：机器人模型的基础，于机器人学的重要性犹如英文字母至于英文；
②D-H坐标变换：机械臂建模的重要方法，以简洁的数学语言描述由一连串刚体组成的机械臂；
③雅克比矩阵：机械臂运动学的核心，用于关节速度和末端速度的换算；
④拉格朗日动力学：力和速度加速度之间换算的桥梁。

最重要的工具：数学，尤其是线性代数。

2. 基础动手入门
工科不动手，学过也没有。如果你觉得上述基础内容很枯燥（实际上确实很枯燥），不放自己动手增加趣味性。

软件上，可以使用万能的matlab。实际上，克莱格的《机器人学导论》里就有大量matlab习题，可以参考。当然这里不得不提Perter Corke编写的robotics toolbox for matlab :http://petercorke.com/Robotics_Toolbox.html。

安装这个toolbox之后，你可以在matlab上通过D-H方法建立机器人模型，并避开底层繁琐的矩阵运算，通过简单的函数进行一些运动学计算——不过逆运动学求解经常不收敛，毕竟不涉及底层嘛。更多的细节题主可以自己摸索。贴一个自己开始瞎捣腾时弄的模型图（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">
硬件上，个人DIY机器人的话成本是很高的，定位为科教功能的nao机器人（此着名萌货见下图，为什么我要贴这个无关紧要的图因为它实在是太萌了），一台就卖十几万呢。
<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">
但是学生党个人DIY相对简陋的机械臂也是可行的。买几个几十块钱的电机，精度虽低，能转起来就行。买几块控制板。如果你电路够牛逼，也可以自行设计电路画电路图送加工然后自行焊接，但总还是买现成的板子方便嘛。对于初级选手，控制板可以选择学生党最常用的单片机，这里我推荐自己捣腾过的开源项目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">（图片来自arino官网首页）（图片来自arino官网首页）

arino的好处是，编程语法简单，只要能理解基础的C语言即可，几乎零入门；编辑器自带很多sample可以参考；编程模板通用性强，很多时候编程只需要在模板上改动设计实现功能的语句即可；作为开源项目，google一下就可找到很多国外强人做的狂拽酷炫的DIY项目，比如：DIY Robotic Hand Controlled by a Glove and Arino 很多DIY的人愿意将程序公开，可以拿来参考；还有就是，价格不贵。

不管买电机还是控制板，可以求助万能的淘宝。一个简单的机械臂搭起来，几百块钱够了。

贴一张我使用arino板子和简单电机瞎倒腾的机械臂：
<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">用它在纸上画线，因为精度低，所以直线抖成那副挫样（害羞&gt;.&lt;）。用它在纸上画线，因为精度低，所以直线抖成那副挫样（害羞>.<）。

3. 进阶
进阶就没法在知乎里讲了。首先方向太多，在学习完基础知识以后，你要做什么（工业机械手臂，运动型仿人机器人，etc），你要做哪一块（机械设计，电路，图像处理，控制算法，步态规划etc）。再者，成本太高，你懂的。最后，进阶的机器人DIY没有必要，财力成本高是一回事，更甚的是时间精力成本高。如果不以机器人为专业，那么到1、2阶段，自己玩玩即可。如果有志于从事机器人相关研究或工作，那么在大学里参与相关研究项目即可。

6. 工业机器人设计步骤

这个开发流程单拉哪个环节出来都够写一个长文，这里只能简单说一下我自己的认识。按照时间顺序，一个批量机器人产品的开发由以下几个流程组成：

1. 需求分析和产品定义。

产品管理人员在这个阶段搜集市场信息，走访客户，了解竞争对手，最终总结出一种产品需求，以及需求所针对的典型行业和典型工艺。根据市场提出市场预期，一年能卖多少台，目标价格区间，目标行业应用的现状和发展趋势等。根据需求，提出一份产品性能指标，定量的具体的对预期产品进行产品功能层面的描述，例如使用环境，工作范围，最高速度，额定负载，实现某典型工艺轨迹的时间，IP等级，电源类型，重量限制，使用寿命，需要遵循哪些认证和标准等等。

这里需要的技能是对行业，对市场，对成本，对公司战略，对其他开发环节和生产制造过程的综合认识以及商业敏感。这是在长期工作中慢慢建立起来的。

2. 前期研究和可行性分析

针对前一步提出的产品性能指标，机械，仿真，驱动，电气，软件领域的工程师开始从各自的技术角度对指标进行评估。主要从技术可行性和成本两个方向切入，期间还需要采购和生产人员的协助。目标是确定在技术和成本间是否存在一个可盈利的平衡点。在这个阶段另一个重要内容是对竞争对手相似产品进行详尽的分析和测试，尽可能把对手的经验转化为自己产品的优势。

本阶段结束后会得到一个概念方案，并且对开发周期和成本有了估计。这些内容会以可行性分析报告，项目计划，成本分析，风险评估等形式成为输出文档供管理层决策是否正式开始开发项目。

在这个阶段各个领域都会有资深的工程师参加。各个领域涉及的知识和技术会在后面其他开发阶段介绍。

3. 计算与仿真

前面的概念方案虽然缺乏大部分细节，但依靠大致的尺寸，负载，速度，典型工艺轨迹等信息已经可以对产品进行粗略的建模和仿真计算。依照概念方案中的几何尺寸信息可以建立机器人的运动学模型。在这样的基础上，外部负载是已经定义，自然质量负载和摩擦力根据经验估计，这样可以进一步获得动力学模型。以目标速度和轨迹作为输入进行动力学仿真就获得了两项重要的数据：a. 各驱动轴扭矩；b. 各关节受力情况；
其中前者作为驱动系统开发和选型的依据，而后者是机械结构设计的依据。

仿真计算工作是机器人开发过程中系统层和元件层的接口，面向产品功能的性能指标在这里被转化为面向技术实现的各元件性能参数。

在这个阶段格外需要经典力学，多体动力学仿真，对机械系统，电气系统以及控制理论的综合知识要有深刻的理解。需要熟练使用仿真计算工具，Matlab/Simulink, Modelica, Adams, 或各种机器人领域内的软件。当然工具的使用并不是最重要的，对知识的理解永远是第一位。

4. 驱动系统选型开发

驱动系统包括从电源，伺服驱动器，电机，到减速机的一系列元件，更多被叫做powertrain。因为不同元件涉及的领域差别较大，通常由电力电子(power electronic)，伺服电机，减速机三个领域的工程师合作完成。

根据经仿真计算得出的转速扭矩需求，在上述三个领域内的产品内选择已有的标准型号，在标准型号的基础上进行优化，或开发新型号。这里设计的三个元件驱动器，伺服电机，减速机是工业机器人最核心的三个零部件，承载了物理层的大部分关键技术，也是元件成本的大头。三个元件都是工业系统中的常用元件，但对性能要求与其他应用（除了精密加工和航空航天）比要高一些。因为安装空间有限且封闭，在紧凑型和热量管理上的要求尤其高。

在这个阶段，工程师需要对相关领域的知识有深入理解，例如电力电子，电机驱动与控制 （基于空间向量），电机（主要是无刷永磁电机）设计，电机相关的电磁学，各种减速机设计和应用，轴承与润滑等。如果不涉及元件开发只是选型则需要对各种元件的性能参数有深入的理解，且有大量应用经验。

5. 机械设计

常规的运动系统机械设计。设计输入有以下几方面，一是经过仿真计算的机械部分子系统性能指标（长度，空间运动范围，重量），二是各节点受力分析，三是驱动系统的安装要求，四是功能性能指标中对安装方式和应用环境的要求。综合这些输入，机械工程师需要选择适当的材料，设计合理的结构实现以上要求。

其中力学分析结果作为有限元分析的输入，由机械工程师对设计进行有限元计算，验证结构的强度。

知识结构上：机械设计，材料，有限元，熟悉相关标准，了解各种加工工艺（铸造，压铸，塑料成型，钣金，焊接），熟练使用CAD软件（ProE, UG, Catia, Inventor），有限元计算，还有更重要的，经验，经验，经验。

6. 控制柜设计

典型的工业驱动控制系统电气柜设计。柜体为驱动系统中的电源和启动器，控制系统中的工控计算机（大多厂商选择工控计算机而不是PLC加运动控制器方案），以及通信总线系统提供安装，操作，维护的环境。布局，热量管理，以及相关设计标准（IEC, UL, GB, CE）的执行是关键。

知识体系：低压电气系统设计，伺服驱动系统应用，电气柜风道和散热设计，本质安全，现场总线的连接，各种设计标准。熟练使用CAD软件（Eplan, Autodesk）

7. 常用机器人控制方法有哪些

首先依据机器人的机械结构建立机器人运动模型，最常用的运动学模型是DH模型和指数积模型
运动学模型是建立各个机器人关节运动，与机器人整体运动的对应关系，也就是说，机器人某个关节动了，对机器人整体位置和姿态影响有多少，就需要通过运动学模型去计算，这种计算算是正向计算：从各个关节到机器人整体
另一种计算是逆向计算：从机器人整体到各个关节，比如说机器人想要运动到某个位置，那对应的各个关节要运动多少，就需要运动学模型做逆向计算。
上面说的都是上层计算，得到的是位置信息，但最终机器人动，是需要电流驱动电机的，中间的转换数据链是：位置-》速度-》加速度-》力矩-》电流
这是机器人运动最基本的
另外，机器人想要运动到哪里，可以通过摄像头（单目或者双目），或者激光去定位。
如果想要机器人运动更柔和或者效率更高或者更节能，就需要加入机器人的动力学模型，并且标定机器人的动力学参数，再做正向和逆向计算
如果想要提高机器人的精度，就需要对机器人的本体误差做标定，并补偿

8. 机器学习有哪些学习方法

在继续学，我感觉有一些特定的方式来完成你的思想思维以及思想作为。

9. AnyLogic主要的几种建模方法

这样，它们就失去了所有的个体特征、历史或动态变化。如果问题允许这种抽象程度，系统动力学是很好的选择。AnyLogic采用了为系统动力学建模者所熟悉的方式来设计和模拟反馈结构（存量、流程图和决策规则，包括数组变量又叫下标）。用户可以依次定义存量和流变量使用公式中的自动“代码补全”为了模型有更好的易读性，可以定义“影子”变量使用表函数（查找表）、线性或样条曲线插值定义枚举和范围类型的维度定义子维度和子范围定义任意维度的数组变量每个数组变量的不同部分可以使用多种公式使用特定的系统动力学和标准Java的数学函数2、基于主体：是本质上分散的、以个体为中心的（和系统层相反）模型设计方案。建模者在设计基于主体的模型时，要确定活动实体，即主体（可以是人、公司、项目、资产、车辆、城市、动物、船、产品等），定义它们的行为（如主要的驱动力，反应、记忆、状态等），并将它们置于某个环境里，可能还需建立关联，然后运行仿真模型。那时，整体的（系统层）行为就是个体行为相互交织的结果。AnyLogic是唯一能够有效的支持主体建模的工具，用户可以将基于主体的建模方法和其他方法相结合。AnyLogic基于主体建模提供了一些可重复使用的设计模式，包括：模型结构主体同步空间（连续、离散或GIS地图）、移动性、空间动画主体联系（网络，社会网络）和交流主体的动态创建和消失3、离散事件：我们观察到的绝大部分过程由连续的变化构成。然而，当我们分析那些过程时，很多情况下我们需要从连续特性中抽象出一些事件来，只对系统生命中的一些重要“瞬间”和“事件”加以考虑。用这些事件来接近真实世界过程的建模方式就叫做离散事件建模。以过程为中心的建模建议将系统作为一系列连续的操作过程来分析：（到达、延迟、使用资源、分离、合并等），将操作程序看作是在某些类型的实体（顾客、文件、零件、数据包、车辆、电话）上运行。实体是被动的，但它们的某些特性却可以影响处理方式（例如，通话类型、任务的复杂度），或随着实体在过程（累计等待时间或费用）中的流动而改变。以过程为中心的建模的复杂度为中等偏下：虽然每个对象作为实体单独进行建模，但建模者通常丢掉了很多“物理层”的细节，如精确的几何、加速、减速。以过程为中心的建模广泛运用于商业流程、制造、物流和医疗领域。AnyLogic主要使用企业库实现离散事件建模。4、多种方法：系统动力学方法高度抽象，主要用于战略层。流程导向型（离散事件）建模主要用于操作和策略层。基于主体的建模可应用于任何层面：主体可以是竞争的公司、消费者、项目、概念、车辆、行人、机器人等。AnyLogic 通过将三种建模方法置于同一平台，使建模者不再受限于特定的建模方法，可以始终选择最有效的建模方法，或将它们结合在一起解决问题。

10. 请问机器人建模软件用什么比较好

你可以先去【绘学霸】网站找“3d建模”板块的【免费】视频教程-【点击进入】完整入门到精通视频教程列表： www.huixueba.net/web/AppWebClient/AllCourseAndResourcePage?type=1&tagid=307&zdhhr-11y04r-1990561387914129347

想要系统的学习可以考虑报一个网络直播课，推荐CGWANG的网络课。老师讲得细，上完还可以回看，还有同类型录播课可以免费学（赠送终身VIP）。

自制能力相对较弱的话，建议还是去好点的培训机构，实力和规模在国内排名前几的大机构，推荐行业龙头：王氏教育。
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在“3d建模”领域的培训机构里，【王氏教育】是国内的老大，且没有加盟分校，都是总部直营的连锁校区。跟很多其它同类型大机构不一样的是：王氏教育每个校区都是实体面授，老师是手把手教，而且有专门的班主任从早盯到晚，爆肝式的学习模式，提升会很快，特别适合基础差的学生。

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