FOCUS团队机器人学系列教程

简介

FOCUS团队是由尹周平教授和陶波教授倡导成立的本科生创新团队,由尹周平教授和陶波教授亲任指导老师,依托机械学院与数字制造装备与技术国家重点实验室的优质教育资源,面向实际需求,以双创为导向,以项目为载体,培养学生的科研与创新能力。团队累计完成各类科研项目五十余项,在全国挑战杯比赛及其他国家级比赛中获3个特等奖,6个一等奖,申请专利30余项,2018年获评为华中科技大学首批校示范性学生创新团队。

为方便团队进行交流,针对主要的学习方向选择统一的教程,并对环境和软件版本进行统一。在教程中遇到的问题及解决方式均记录在本专栏中。

线性代数

直接到书店、京东、淘宝买线性代数的课本就OK。

内容比较简单,直接看书应该就能懂。不明白的可以在B站找网课看或者直接问学长学姐。

推荐学习次序

  • 第一章:行列式
  • 第二章:矩阵

复变函数(选学)

直接到书店、京东、淘宝买复变函数的课本就OK。

该内容仅作为机器人学中较难内容(线矢量、旋量、指数积等)的基础知识,日常工作用处不大,故选学。

推荐学习次序

  • 第1章:复数和复变函数
  • 第2章:解析函数

MATLAB

推荐版本

MATLAB R2017a

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推荐教程

推荐学习次序

推荐和机器人学一起学习

  1. 数据、脚本、函数的加载和保存
  2. 矩阵的使用与相关操作
  3. 循环的使用
  4. 函数的编写和调用
  5. 相关绘图操作

小提示:善用帮助界面

想实现某个功能又不想自己写函数?某个函数的参数不会填?先到帮助界面里面搜索一下,说不定人家已经帮你写好现成的函数了,而且说明文档里面的解释比绝大多数博客/知乎/CSDN帖子都要清晰而且权威。

MATLAB Robotics Toolbox

详见下文

MATLAB Robotics Toolbox

机器人学

推荐教材(二选一、顺序推荐)

  1. 机器人学、机器视觉与控制――MATLAB算法基础 [Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorith],[澳] Peter Corke(彼得 科克) 著,刘荣 译 ,电子工业出版社
  2. 机器人学:建模、控制与视觉 ,熊有伦 等 著,华中科技大学出版社

推荐教程

推荐学习次序

  1. 位姿描述和齐次变换
  2. 操作臂运动学
  3. 操作臂的雅可比矩阵
  4. 轨迹生成

小任务

  • 建立两个机器人,机器人基座的相对位置可调。(实际环境中,机器人位置可能发生变动,需要进行修改)
  • 建立一个一条线段(一系列散点),线段的位置可调。(此线段即为机器人末端需要走的xyz轨迹点。实际环境中,轨迹位置随着工件安装位置而变换)
  • 针对线段上的任意一个点,使某一机器人末端以某种姿态到达该点。(为xyz轨迹点加上姿态,一般的,机械臂末端z轴应当和工件表面垂直。这里只有一条线段,可指定rpy为pi/4,0,0)
  • 针对线段上的任意一个点,使某一机器人末端以某种姿态,到达距离该点z向(末端坐标系下的z向)距离为某值的点。(此处表达的是待加工平板有一定厚度,而线段位于平板中部的情况。)
  • 在4的基础上,使得两个机器人末端z 向正对(xy不作要求),且两个机器人末端距离可调

Linux

两种选择

  • 虚拟机:安装简单、系统不会炸、性能拉跨;
  • 双系统:安装因电脑不同而异、系统可能炸、性能好;

推荐虚拟机

  • VMware Workstation Pro
  • Oracle VM VirtualBox

安装使用

  • 到VMware官网下载安装虚拟机软件
  • 到Ubuntu官网下载系统镜像
  • 按提示选择镜像文件新建虚拟机

基本指令

推荐学习次序

  • 浏览一遍菜鸟教程,大致了解一下不同功能的命令
  • 平时用到相应功能的时候再到命令大全或者谷歌查询具体用法

关于报错:先尝试翻译一下报错信息,如果说的是人话就按报错提示解决;如果翻译了也看不懂,就复制报错到谷歌搜一下。这样一般能解决大多数问题。

关于配置文件:Linux下很多软件修改设置需要通过修改配置文件(一般是键值对的形式)。这就跟Windows里面那些设置界面一样的效果。所以依葫芦画瓢、放心大胆改就好了。出了问题一般是葫芦画得不像,语法不正确导致的。

夹带私货

如果你对Linux系统特别感兴趣,而且爱折腾的话,推荐购买一台VPS供日常学习使用。好处如下:

  • 阿里云腾讯云等运营商有学生优惠,一年只需100多就能搞到一台配置不错的小鸡
  • 纯命令行环境强迫自己快速适应Linux的命令操作,摆脱GUI
  • 永远不会被折腾坏,出了问题一键重装系统
  • 众多的一键脚本让你轻松搭建博客、图床等稀奇古怪的东东

ROS

推荐教程(三选一、顺序推荐)

  1. ROS Wiki
  2. 创客智造
  3. 实验楼

推荐学习次序

  • ROS中的一些概念:节点、主题等
  • 这些概念的相互关系
  • 基本的ROS命令行操作
  • 学习特定的软件包:Moveituniversal_robot

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