机器人学专题

动力学、控制系统与路径规划算法
如何提升机器人在未知环境中的定位与导航
  • 面受城市:北京
  • 时间:2025-02-04
  • 2周+1对1个性化论文指导
  • 机器人学 | 机械工程 | 电子信息 | 控制工程 | 路径规划 | 系统设计 | 计算机科学 | 传感器 | 人工智能
  • 机器人学在现实生活中意义重大,从工业自动化、医疗辅助到日常生活中的智能家居,机器人都在发挥着越来越重要的作用。学习和掌握机器人建模、控制与操作技术,不仅能够让我们更好地理解机器人,也有助于推动技术发展,解决实际问题。
  • 课程将系统教授机器人学的核心知识,包括机器人基本定义和应用,通过Denavit-Hartenberg参数法掌握机器人建模,理解正运动学与逆运动学的原理。深入探讨机器人动力学,分析其受力情况与运动规律。
  • 学习如何设计和实现反馈控制系统,确保机器人精确执行任务。教授路径规划与避障技术,帮助学生应对机器人在复杂环境中的自主导航挑战。
  • 课题囊括了运动学(正运动学与逆运动学)、动力学、控制系统、路径规划与感知技术等所有机器人相关概念
  • 运动学:研究物体运动的几何学性质,不考虑力的作用。
  • 动力学:研究物体运动与力之间的关系,涉及机器人在受力下的运动状态及其能量变化。
  • 控制:通过反馈系统控制机器人的运动,使其达到预定目标,常用方法包括PID控制、能量整形等。
  • 路径规划:为机器人设计从起点到终点的运动路径,避开障碍物,实现目标任务。
  • SLAM(同步定位与地图构建):机器人在未知环境中通过传感器同时构建地图和定位自身位置的技术。
双教授师资配置
Instructor Team
  • Foreign Professor: 海外名校教授领衔,传授前沿知识与研究方法

  • Domestic Professor: “双一流”教授领衔,增进理解,补充知识版图

  • Teaching Assistant: 辅助答疑、知识巩固,科研心得与知识分享

  • Writing Instructor: 论文1v1辅导,传授写作技巧与方法,规划、写作、投稿、检索、发表全程指导

  • Student Coordinator: 科研全程跟进,为项目的平稳进行保驾护航

适合人群
Expected Students
  • 学生需掌握微积分与线性代数相关知识,了解物理学中关于运动部分的内容,如掌握基本编程语言且对自动控制系统有一定了解更佳。
  • 对机器人、控制工程、数学建模、算法以及其他机械工程与电子工程交叉领域感兴趣的学生。
  • 希望在该领域深入研究,培养学术思维,提升学术竞争力的学生。
  • 有意愿从事科研实践,产出学术科研报告和论文成果的学生。
项目收获
Program Outcome
  • Recommendation Letter: 科研项目推荐信,海外教授私人推荐信(EDU网推至多10封),中方教授私人推荐信(纸质推荐信至多10封)
  • Paper: 论文写作和发表辅导(独立一作)
  • Publication: 参加国际学术会议(鼓励学生实地或远程)
  • Course Certificate: 课程证明
  • Program Documents: 教授出具的评价表

Alessandro Astolfi
授课教授

  • 帝国理工学院电子与电气工程系正教授
  • 非线性控制 | 控制工程
  • IEEE自动控制期刊的主编
  • 控制系统学会会议编辑委员会主席
  • 控制系统协会青年研究员奖 (2007年)
  • IEEE机器人和自动化学会 Googol最佳新应用论文奖
  • 工程与技术学会和国际自动控制联合会的会员
  • 帝国理工学院 2025世界大学排名第2位 | G5超级精英大学
  • 研究重点

    1. 数学控制理论及其在实际应用中的控制问题。
    2. 特别强调不连续稳定化、鲁棒和自适应控制、观测器设计以及模型简化。
  • 学术成果

    1. 发表超过120篇期刊论文。
    2. 撰写30本书的章节。
    3. 在同行评审的会议论文集中发表超过240篇论文。
    4. 与D. Karagiannis和R. Ortega合著了《非线性和自适应控制与应用》(Springer-Verlag出版)。
  • 荣誉奖项

    1. 获得IEEE控制系统学会(CSS)A. Ruberti青年研究者奖(2007年)。
    2. 获得IEEE CSS George S. Axelby杰出论文奖(2012年)。
  • 学术地位

    1. IEEE会士(IEEE Fellow)。
    2. IEEE CSS的杰出会员(Distinguished Member)。
总课时安排
180课时(1课时为40分钟)

46

科研预热

104

核心科研

30

成果服务

核心科研104课时
外方教授课
  • 教授授课9次 + 教授Final Presentation1次
  • 30课时
  • 以PBL形式讲授领域内的研究思路与方法,分享学科内的前沿动态,帮助学生建立学科框架,培养学生科研意识与科研技能,与中方教授授课内容在领域上互相补充,在课题授课部分结束时为学生的结课展示进行评价与反馈。
中方教授课
  • 教授授课*5次(含实验室或参访调研)
  • 15课时
  • 深化外方教授课内容,以自身的主题授课并与外方教授课形成互补,同时与学生一同开展实验室参访或实地调研,帮助学生深入了解我国实际发展情况,认识中外学科发展共同点与不同趋势,构建起更为完善的知识框架与学科理解,重点讲解领域内科研方法及研究思路,接驳科研与论文产出,为学生的国际会议论文提供指导。
学术导师课
  • 学术导师课9次 + 项目展示辅导1次 + 学术答疑
  • 30课时
  • 协助学生进行课题预习和复习,巩固学生在教授课上所学知识,解答学生相关学术问题;同时进一步辅导学生国际会议论文的开题与写作过程。
学术答疑
  • 10课时
  • 根据学生提出的问题进行具体深入讲解,拓展课题专业领域的知识点
论文部分
  • 论文写作课 + 论文录播课 + 1V1个性化论文指导
营地活动
  • 开营、结营仪式、新生培训、文化体验活动、前沿大咖讲座*2次
论文录播课
  • 10课时
  • 模块化针对国际会议论文写作的全流程进行梳理与讲解,在帮助学生快速了解论文框架与写作逻辑的同时,介绍文献检索,高效阅读,稿件润色的方法;为后续参与论文写作课及开展自身学术写作打下基础。
论文写作课
  • 6课时
  • 以讲座课程、工作坊等多种形式,帮助学生了解文献查询、体例规范、语言写作、发表时间规划等各个环节的细节知识,借助优秀例文介绍论文结构、讲解开题、研究方法等关键点。
1V1个性化论文指导
  • 以1V1的形式针对论文开展个性化指导,辅导学生亲身经历选、学、思、读、行、写、投的全过程。
新生培训
  • 3课时
  • 以讲座课程的形式帮助学生提前了解项目学习中的教学服务流程、论文服务流程及后续申请教授推荐信的流程等重要内容。
前沿大咖讲座
  • 6课时
  • 邀请国际组织任职者、名校招生官、行业专家等大咖开展讲座,助力学生进一步完善留学申请和职业生涯规划。
文化体验活动
  • 4课时
  • 邀请教授与学生共同参与,以趣味活动的形式分享中外文化,拉近师生关系,增进师生营地体验。
学术基础指导课
  • 20课时(每一科研工作坊课题将根据内容设计,搭配2门学术基础指导课。)
  • 内容涵盖计算机、统计学、数据科学、数学、物理、经济学、金融学、传播学、社会学等多个领域,共计15门课程,帮助学生在参与科研工作坊之前有效拓展基础知识,做好学术准备。
国际视野课
  • 8课时
  • 课程主题包括可持续发展、领导力、性别平等、新媒体、国际组织、数字营销等多个当今国际社会与学术界重点关注的问题,邀请前沿大咖主讲,帮助学生领略当下热点,助力学生学术写作、专业选择、职业规划等多个方面。
学术规划课
  • 8课时
  • 围绕面试准备、科研规划、导师选择、申请“套磁”、论文发表规划、学术简历制作等多个方面展开课程,为学生长阶段的科研、学习、申请提供支持。