Permítanme decirles primero que solo conozco el enfoque más clásico para la robótica (y solo hasta cierto punto). Hay todo un campo de la robótica relacionado con el aprendizaje por refuerzo y las redes neuronales y similares, que lamentablemente no puedo informarle adecuadamente.
Entonces, para la robótica ‘clásica’ hay tres niveles fundamentales, por así decirlo. Ellos son: cinemática, dinámica y control. Discutiré brevemente qué implica cada uno y qué cursos son necesarios para comenzar.
Cinemática
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La cinemática de un robot se refiere al movimiento físicamente admisible de su robot, principalmente para la posición, la velocidad y la aceleración.
El curso más importante para tomar aquí, en mi opinión, tendría que ser Álgebra Lineal . La cinemática para robots tiene que ver con cuadros, transformación de cuadros (traslación / rotación), espacios y subespacios y mapeos. Si se ofrece, un curso de Análisis de robots donde se cubren estos principios y la forma en que se aplican a los robots. Un método interesante relacionado con el análisis cinemático de un robot se llama la teoría de Screw , que tiene como objetivo describir todos los movimientos de un robot en términos de traslación y rotación sobre el mismo eje. Puede buscar cursos que aborden esto.
Las asignaciones cinemáticas se conocen como cinemática directa (o directa) (FK) y cinemática inversa (IK). El FK calcula las coordenadas cartesianas del efector final dadas las variables conjuntas (ángulos motores, etc.). El IK calcula la variable conjunta dadas las coordenadas del efector final. Dependiendo de su robot y los sensores utilizados, uno o ambos de estos mapeos deben calcularse para controlar el robot. Esto a veces puede simplificarse mediante algunas manipulaciones inteligentes de las ecuaciones, para lo cual se requiere una comprensión adecuada del cálculo (especialmente la trigonometría). Sin embargo, en algunos casos no hay escapatoria de alguna solución numérica iterativa, para lo cual necesitará algo como MATLAB .
Dinámica
La dinámica de un robot tiene como objetivo describir su movimiento bajo la influencia de fuerzas o pares que actúan sobre él.
La dinámica de un robot requiere modelado, lo que significa derivar las ecuaciones de movimiento del robot. Hay cursos que se refieren al modelado de sistemas dinámicos , probablemente llamados algo así como “Dinámica de ingeniería”, “Dinámica de varios cuerpos”, “Dinámica avanzada” o algo similar.
Las ecuaciones de movimiento para cualquier sistema son ecuaciones diferenciales fundamentales y, como tal, debe saber cómo resolverlas (también numéricamente), por lo que es esencial un curso de ecuaciones diferenciales (y, por supuesto, el cálculo ya mencionado).
Controlar
El control de un robot se trata de dar forma a la dinámica según sus especificaciones. Si su universidad lo ofrece, puede tomar algunos cursos especiales para métodos de control de robótica . Obviamente, también tome cursos para la teoría del control en general. Especialmente útiles serían los cursos que abordan el modelado y el control de sistemas no lineales , siendo los robots sistemas altamente no lineales.
Entonces para resumir:
- Álgebra lineal
- Cálculo
- Curso de análisis de robots (por ejemplo, teoría del tornillo)
- Programación en Matlab (o algo similar). Además, busque algún software que proporcione una interfaz gráfica en combinación con Matlab (por ejemplo, V-REP)
- Modelado de sistemas dinámicos (no lineales)
- Ecuaciones diferenciales
- (no lineal) Teoría del control
- Métodos de control para robótica.
- Si se ofrece, una robótica práctica. Nunca está de más tener experiencia práctica.
Esto cubre los fundamentos necesarios para la robótica, pero depende en gran medida del campo específico dentro de la robótica que desea terminar en el otro curso que debe tomar. Como se mencionó, podría estar haciendo algo relacionado con el aprendizaje por refuerzo o las redes neuronales para entrenar a los robots para que realicen ciertas tareas por sí mismos. Otra dirección podría ser Telerobotics, donde operas robots desde la distancia. Esto podría estar tan lejos como la luna o una estación espacial, en cuyo caso los retrasos se convertirán en una gran preocupación. Incluso hay robots en el espacio mismo donde un gran desafío es el hecho de que mover el brazo del robot hace que el cuerpo en el que está montado también comience a moverse (la tercera ley de Newton). Esto requiere saber cómo lidiar con marcos inerciales no fijos. O, en lugar de un robot en serie como un brazo robótico, hay robots paralelos que a menudo se usan para la simulación de movimiento. En caso de actuación redundante para estos sistemas, las fuerzas internas se convierten en un problema y debe agregar un controlador que los minimice.
Por lo tanto, depende de su preferencia personal y de los cursos que ofrece su universidad, qué otros cursos puede o debe tomar.
