学习路线(机器人系统)

初级阶段（6-12个月）

基础数学

• 线性代数（矩阵运算、特征值分解）

• 微积分（微分方程、梯度）

• 概率与统计（贝叶斯理论、卡尔曼滤波）

• 三维几何（旋转矩阵、四元数、李群）

编程基础

• Python（NumPy、Matplotlib）

• C++（现代C++11/14特性）

• Linux系统基础

• 版本控制（Git）

机器人基础概念

• 机器人系统架构

• 传感器（IMU、激光雷达、相机）

• 执行器（电机、伺服）

• 通信协议（ROS、CAN、EtherCAT）

推荐资源

• 《机器人学导论》（Introduction to Robotics: Mechanics and Control）

• ROS官方教程

• Coursera机器人专项课程

中级阶段（1-2年）

机器人运动学

• 正/逆运动学

• 速度运动学（雅可比矩阵）

• 轨迹规划（多项式插值、样条曲线）

机器人动力学

• 拉格朗日力学

• 牛顿-欧拉方程

• 动力学仿真（Gazebo、MuJoCo）

控制系统

• PID控制

• 状态空间控制

• 力/阻抗控制

• 自适应控制

感知系统

• 传感器融合（EKF、UKF）

• 点云处理（PCL）

• 视觉SLAM（ORB-SLAM、VINS）

• 物体识别与抓取

推荐资源

• 《机器人建模与控制》

• 《Probabilistic Robotics》

• ROS-Industrial教程

高级阶段（2-3年）

运动规划

• 采样规划（RRT、PRM）

• 优化规划（轨迹优化）

• 避障算法

• 多机器人协调

先进控制

• 模型预测控制（MPC）

• 强化学习控制

• 非线性控制

• 柔顺控制

系统集成

• 实时系统（RTOS、Xenomai）

• 硬件接口（FPGA、DSP）

• 分布式系统架构

• 安全关键系统设计

机器人操作系统

• ROS2深入

• 中间件（DDS、ZeroMQ）

• 实时通信优化

• 系统性能分析

推荐资源

• 《Modern Robotics》

• 《Planning Algorithms》

• ICRA/IROS会议论文

专家阶段（持续学习）

前沿技术

• 神经符号系统

• 仿生机器人控制

• 多模态学习

• 自监督学习

• 云端机器人

系统优化

• 实时性能优化

• 功耗优化

• 安全认证（ISO 13849、IEC 61508）

• 故障诊断与恢复

专业方向选择

工业机器人

• 运动控制算法优化

• 力控装配

• 数字孪生系统

• 产线集成

服务机器人

• 人机交互

• 语义导航

• 多模态感知

• 长期自主性

自动驾驶

• 定位与建图

• 决策规划

• 车队协同

• V2X集成

特种机器人

• 极限环境适应

• 特殊运动方式（足式、飞行）

• 抗干扰设计

推荐资源

• IEEE Transactions on Robotics

• RSS会议论文

• ROS World会议

• 机器人操作系统源码（ROS2、MoveIt）

实践建议

• 硬件实践：从开发套件开始（如TurtleBot、UR机器人）

• 仿真先行：Gazebo、Webots仿真环境开发

• 开源贡献：参与ROS生态项目

• 全栈项目：完成从感知到控制的完整项目

• 跨学科学习：结合机械、电子、控制知识

• 安全设计：学习功能安全标准

工业机器人特别建议

• 掌握PLC编程（IEC 61131-3）

• 学习工业总线（PROFINET、EtherCAT）

• 了解安全标准（ISO 10218）

• 研究典型应用（焊接、装配、码垛）

• 学习数字孪生技术