黑馬程序員首次對(duì)外公布學(xué)習(xí)路線(xiàn)圖，教你如何玩轉(zhuǎn)機(jī)器人開(kāi)發(fā)

當(dāng)前，與智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)技術(shù)相關(guān)的話(huà)題越來(lái)越熱，IT培訓(xùn)機(jī)構(gòu)黑馬程序員今年3月份在武漢校區(qū)開(kāi)設(shè)了首期智能機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)工程師就業(yè)班，隨著課程臨近結(jié)束，很多人都好奇，黑馬程序員的智能機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)課程到底都學(xué)了什么技術(shù)?

入門(mén)之旅：打好基礎(chǔ)是關(guān)鍵

第1周：Python基礎(chǔ)。Python像一把瑞士軍刀， 你可以用它干很多事，比如自動(dòng)回復(fù)郵件、自動(dòng)收集信息。

很多零基礎(chǔ)學(xué)員，第一周便能用Python開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單的學(xué)生管理系統(tǒng)、火車(chē)票查詢(xún)系統(tǒng)。

第2周：學(xué)會(huì)面向?qū)ο?。最能體現(xiàn)“面向?qū)ο蟆本幊趟枷氲?，就是大家小時(shí)候都喜歡玩的坦克大戰(zhàn)。

圖：第二周學(xué)習(xí)成果

第3周：高等數(shù)學(xué)。要想掌握機(jī)器視覺(jué)和人工智能， 成為年薪30萬(wàn)以上的工程師， 懂高等數(shù)學(xué)和線(xiàn)性代數(shù)，這是必備基礎(chǔ)。

圖：第三周作業(yè)

第4周：網(wǎng)絡(luò)編程和多線(xiàn)程。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是機(jī)器人工程師必備的技能，多線(xiàn)程也是能最大發(fā)揮程序效率的必備技能，掌握udp、tcp和socket這是編寫(xiě)通訊模塊的重要基礎(chǔ)， 后面我們編寫(xiě)工業(yè)3D相機(jī)和機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)，都需要基于socket進(jìn)行編程。

第5周：HTML和爬蟲(chóng)。Web技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)滲透到了編程的方方面面，另外大量網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)我們需要能夠抓取下來(lái)，做數(shù)據(jù)分析，為機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第6周：數(shù)據(jù)清洗和挖掘。學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)概述、客戶(hù)端使用、數(shù)據(jù)庫(kù)操作、表結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和修改、表數(shù)據(jù)的增刪改查、where、order、group、分頁(yè)、連接查詢(xún)、外鍵、視圖、事務(wù)、索引等數(shù)據(jù)操作技術(shù)。

進(jìn)階之旅：掌握開(kāi)發(fā)“工具”

學(xué)到這里，學(xué)員們基本上已經(jīng)成為初出茅廬的新兵了，可以準(zhǔn)備進(jìn)入智能機(jī)器人軟件工程師開(kāi)發(fā)的大門(mén)了。

第7周：Linux。對(duì)于機(jī)器人工程師來(lái)說(shuō)，語(yǔ)言和操作系統(tǒng)都是工具， 哪個(gè)工具最順手，我們就要優(yōu)先學(xué)習(xí)哪個(gè)。從現(xiàn)在到可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，Linux是機(jī)器人軟件工程師最好的操作系統(tǒng)。原因是機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS是基于Ubuntu開(kāi)發(fā)的，在Ubuntu上運(yùn)行最穩(wěn)定。

第8周，C++實(shí)戰(zhàn)編程。如果說(shuō)Python是瑞士軍刀，那么C/C++便是錘子和螺絲刀。真要去造機(jī)器人，合適的工具并不是瑞士軍刀，而是簡(jiǎn)單粗暴的錘子和螺絲刀般的工具。

熟練使用工具，需要大量的實(shí)踐。在課堂上，黑馬程序員的老師通過(guò)類(lèi)比講解Python和C++的異同點(diǎn)，Python寫(xiě)業(yè)務(wù)邏輯簡(jiǎn)潔明了，C++做核心算法，整潔高效。以此讓大家短時(shí)間內(nèi)快速掌握兩門(mén)語(yǔ)言。

第9周，CMake和makefile實(shí)戰(zhàn)。C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年了， 很多前輩程序員寫(xiě)出了大量經(jīng)典的框架和工具集， 學(xué)習(xí)編譯工具理解Github存在的意義， 讓前輩的代碼融入到我們的工程中。

實(shí)操之旅：拆解機(jī)器人

當(dāng)學(xué)員們掌握工具之后，終于進(jìn)入全面了解機(jī)器人的過(guò)程。

第10周，機(jī)器人操作系統(tǒng)。ROS( Robot Operating System，機(jī)器人操作系統(tǒng))誕生于2007年，并很快在機(jī)器人研究領(lǐng)域掀起了ROS開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的熱潮，目前已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的網(wǎng)紅。

圖：學(xué)員們第10周的作業(yè)

獵聘網(wǎng)上搜索ROS關(guān)鍵字，大多數(shù)崗位起步月薪到達(dá)到1.5萬(wàn)~2萬(wàn)元。學(xué)員本周的學(xué)習(xí)任務(wù)是，熟練使用pid原理，聯(lián)合使用C++和Python語(yǔ)言，完成掃地機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。

第11周，機(jī)器人學(xué)&Cobot Sys仿真。六關(guān)節(jié)機(jī)械臂工作原理，機(jī)器人坐標(biāo)系，坐標(biāo)變換與旋轉(zhuǎn)矩陣，歐拉角四元數(shù)，機(jī)器人的DH表達(dá)，機(jī)器人關(guān)節(jié)空間與笛卡爾空間轉(zhuǎn)換，機(jī)器人的正解和反解，這些都是屬于機(jī)器人學(xué)的最基本的問(wèn)題。我們花一周的時(shí)間為大家講解，cobot Studio是機(jī)器人仿真模擬的利器。

圖：多自由度的機(jī)械臂的難點(diǎn)在于機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)如何建模

第12周，相機(jī)成像和驅(qū)動(dòng)。相機(jī)是機(jī)器人的眼睛，我們要學(xué)習(xí)不同相機(jī)的成像原理，不同光源對(duì)成像的影響，結(jié)構(gòu)光相機(jī)，雙目相機(jī)和普通rgb相機(jī)的使用場(chǎng)景，相機(jī)下位機(jī)程序的編寫(xiě)，相機(jī)驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)等內(nèi)容。

第13周，機(jī)器視覺(jué)Open CV，視覺(jué)是人類(lèi)最為重要的感覺(jué)。要賦予機(jī)器人智能，第一步就是給機(jī)器人賦予視覺(jué)。隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)計(jì)算的不斷發(fā)展，主要解決視覺(jué)問(wèn)題的圖像處理系統(tǒng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的框架，Open CV是其中的代表。

第14周：3D視覺(jué)。2D的照片丟失了一個(gè)維度的數(shù)據(jù)，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)景下，不能滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)的需求，我們要引入3D的相機(jī)來(lái)進(jìn)行更準(zhǔn)確的識(shí)別。

實(shí)戰(zhàn)之旅：讓機(jī)器人有“思想”

在掌握了初高級(jí)工具，了解了機(jī)器人的相關(guān)系統(tǒng)之后，接下來(lái)就是進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)模塊了。

第15周:深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)。深度學(xué)習(xí)是目前很火的技術(shù)，但是大多數(shù)教程都偏理論，學(xué)完很難應(yīng)用到真實(shí)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景里面，我們采用目前最主流的深度學(xué)習(xí)框架(pytorch)，講解深度學(xué)習(xí)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， 深度學(xué)習(xí)做重要的是組織數(shù)據(jù)集，評(píng)估模型和改善模型。

圖：機(jī)器人才是未來(lái)垃圾分類(lèi)的霸主

第16周:SLAM。SLAM是Simultaneous localization and mapping縮寫(xiě)，意為“同步定位與建圖”，主要用于解決機(jī)器人在未知環(huán)境運(yùn)動(dòng)時(shí)的定位與地圖構(gòu)建問(wèn)題，我們課程會(huì)講解slam算法原理，坐標(biāo)變換與實(shí)時(shí)構(gòu)圖的過(guò)程，最終利用生成好的地圖文件，完成AGV小車(chē)或者掃地機(jī)器人的自主導(dǎo)航。

第17周以后，學(xué)員們開(kāi)始了多項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目實(shí)踐，包括機(jī)器人寫(xiě)字、器人無(wú)序分揀、機(jī)器人跟隨等。以機(jī)器人寫(xiě)字為例，該項(xiàng)目是人手寫(xiě)數(shù)字，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別數(shù)字的圖像，讓機(jī)器人模仿寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的數(shù)字。

圖：這個(gè)步驟，涵蓋數(shù)據(jù)收集、深度學(xué)習(xí)、視覺(jué)處理、識(shí)別數(shù)字等多項(xiàng)技術(shù)的綜合

近幾年，機(jī)器人以各種“方式”進(jìn)入我們的世界。牛津經(jīng)濟(jì)研究所曾在6月25日發(fā)布報(bào)告：未來(lái)10年機(jī)器人將取代全球2000萬(wàn)工作崗位。

機(jī)器人一直是黑馬程序員非常關(guān)注的領(lǐng)域，在開(kāi)發(fā)新課程上，黑馬程序員也一直走在時(shí)代的前沿。黑馬程序員從成立最初的單一學(xué)科，到現(xiàn)在已包括JavaEE、Python+人工智能、前端與移動(dòng)開(kāi)發(fā)、UI/UE設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)、Go語(yǔ)言等14門(mén)學(xué)科。

歷史上，黑馬程序員曾在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代來(lái)臨之際，率先培養(yǎng)了大批的Android與iOS的開(kāi)發(fā)人才，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)輸送了大量的人才。在即將到來(lái)的智能機(jī)器人時(shí)代，黑馬程序員依然走在前面。