机器人专业需要学习什么理论知识

专业与产业

  我开篇先不谈“专业”而要谈“产业”，“专业”和“产业”一字之差，它们有什么关系呢？

社会上一旦有技术上的需求，那么这种需求会比十所大学更能把科学推向前进。
　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ———— 恩格斯

      产业能极大地促进一个专业的发展：
　　●　1886年奔驰发明了第一辆以汽油为动力的汽车，随后汽车市场快速成长并形成了一个庞大的产业。为迎合汽车产业对人才的需求，大学开始设置相关的专业——车辆工程专业；
　　●　1903年莱特兄弟发明的飞机催生了航空工业，大学为此开设了飞行器设计与工程等专业；
　　●　1946年诞生了第一台电子计算机，其快速发展也使大学开设了计算机和软件等专业；
　　●　1954年第一个数字可编程的机器人出现了，但受到技术的限制，其发展速度相比其它产业较为落后。在高校中，机器人研究一般在机械学院的机械电子专业或者自动化学院的模式识别与智能系统专业下展开，直到最近（2015年）中国才有高校开设机器人专业的院系（东北大学机器人科学与工程学院）。

机器人专业

　　机器人学是一门交叉学科，为了设计制造机器人需要多个传统学科的知识，例如：
　　1. 机器人的自由度是多少？关节减速器如何设计或选择？(机械设计与制造专业)
　　2. 机器人的关节如何驱动？驱动电路如何设计？(电子工程专业)
　　3. 如何规划机器人的运动？如何对机器人的运动进行仿真？(计算机及软件专业)
　　4. 如何让机器人跟踪我们规划好的运动轨迹？(自动控制专业)
　　5. 如何建立机器人的运动或受力模型？(力学专业)
　　6. 如何判断机器人所受约束的类型？(数学专业)
　　正是由于机器人学依赖如此众多的基础学科，其人才培养更加困难。

基础知识：数学

　　数学可能是一些人最头疼的，但是没办法，从事现代机器人研究可能会用到多种数学工具。以移动机器人中的 SLAM 问题为例，其中用到了概率论、图论、线性代数、数学优化、微积分、高等几何等多个数学学科的知识。以我个人的经验，我就时不时地翻翻高等数学和线性代数。这两们基础课程可能是机器人中使用最多的，有志于从事机器人研究的同学可以稍微用点心。为了能看懂期刊论文，我还需要自学了解一些现代数学分支，比如微分几何、群论、拓扑、图论、偏微分方程、数学优化、动力系统。但也别太担心哟，机器人学虽然用到一些高级数学但用的不会太深，浅尝辄止即可（有些学科简单了解一下基本概念即可，不必深究，否则你会在这上面浪费大量时间）。
　　以机器人学家李泽湘为例，我们发现他在美国加州大学拿到电子工程和计算机专业博士学位之前，还顺便拿了数学硕士学位（MA degree in Mathematics），