美国研究生留学机器人专业硕士申请指南

发布时间:2022-07-27    文章来源: 至领留学    点击:48次

美国绝大多数院校的机械工程、电子工程、计算机科学和生物工程的专业项目下,基本都有关于机器人学的研究方向,不论从课程设置和研究项目均有所涉及。

  一、学科介绍

  Q:什么是机器人专业?

  机器人专业(Robotics)属于工程学和科学的交叉分支,涉及机械工程、电气工程、信息工程、计算机科学、纳米技术和生物工程等多学科背景。

  机器人技术涉及机器人的设计、构造、操作和使用,以及用于控制、传感反馈和信息处理的计算机系统。这些技术是被用来开发可以替代人类和复制人类行为的机器。

  机器人的相关应用

  机器人在最开始的应用阶段,是被用于危险的环境(比如炸弹探测),制造过程或人类无法生存的地方(比如在太空中的其他星球)。

  随着人类文明的不断发展,科学技术的不断创新,机器人已经不仅仅是应用在上述领域,而是在结构大小,形态,场景等各方面全方位应用,比如水下机器人、制造机器人、感知机器人、微型/纳米机器人。

  最为大家熟知的应该就是现在被各家庭广泛使用的扫地机机器人了。

  很多人往往不能明白各个交叉专业在机器人领域的研究差别,打一个通俗的比喻:我们可以把机器人比作人类自身——

  机械、电子、生物工程

  机械、电子、生物工程专业研究的领域相当于人类的骨骼和组织,能够支持人类正常的机能运作和运动;。

  计算机科学

  计算机科学或信息工程专业研究的领域相当于人类的大脑,能够通过算法,编程语言去自动控制机器人各个器件去实现人类期望机器人实现的功能。

  二、学位设置

  以最新的分布情况来看:

  01 多分布于ME/EE/CS等院系

  美国绝大多数院校的机械工程、电子工程、计算机科学和生物工程的专业项目下,基本都有关于机器人学的研究方向,不论从课程设置和研究项目均有所涉及。

  02 Robotics Institute

  当然,也有一些学校会设置专门的机器人学中心,例如:CMU单独开设Robotics Institute。

  03 单独开设硕/博项目

  部分院校单独开设机器人学硕士或博士项目,供申请者直接申请就读。这些学校主要是传统的工科实力非常强的学校,比如卡内基梅隆大学和佐治亚理工学院。

  研究生学位设置有:

  Master of Science:

  机器人硕士项目将机器人各方面研究分散在不同的系,甚至是不同学院联合开设,培养学生成为未来几代机器人技术发展的领导者。

  Master of Science - Robotic Systems Development Program(MRSD):

  机器人系统开发理学硕士项目侧重技术和商业技能。项目教授的关键是商业概念和实践,专为已从事或想要从事机器人和自动化商业领域的相关人士而开设。

  Master of Science - Robotics Technology Program:

  MS-RT项目适合工程或科学专业背景的学生申请,并在计算机系统和软件工程领域有一定实践能力。

  Master of Science - Computer Vision:

  该项目是对视觉图像进行获取和解读。随着数字图像和摄像头捕捉视频的指数级增长,对视觉世界的自动化认识变得格外重要。子领域涉及传感、计算摄影、三维重建、统计分析、人体建模等等。

  PhD Program:

  博士项目旨在培养学生的学术性思维,未来在机器人集成技术及系统的研究与开发中占据主导地位。学生可在攻读博士期间,可根据目标院校专长选择研究方向。

  三、专业方向

  通常情况下,开设在EE(电气工程)下面的机器人方向偏重控制芯片的设计和集成、电路的设计等等;

  开设在ME(机械工程)下的偏重机械结构设计或控制算法设计;

  开设在CS(计算机科学)下的相对灵活,可以是machine learning,可以是computer vision,或是机器人的软件系统设计,或是在特殊的robotic system上面做一些软件搭建。

  如果学生申请master项目的话,无论哪个系开设,上的课区别并不大。如果学生申请PhD项目的话,那要更细化到每个professor做得到底是什么了。

  研究领域:

  计算机视觉:计算机视觉(Computer Vision)是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟,旨在“教”会计算机如何去“看”世界。通常用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量,并进一步做图形处理,使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。

  SLAM:当前研究的热门。全称为Simultaneous Localization and Mapping(同步定位与建图)。指的是:机器人从未知环境的未知地点出发,在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态,再根据自身位置构建周围环境的增量式地图,从而达到同时定位和地图构建的目的。SLAM上的传感器种类多样,主要分为激光SLAM和视觉SLAM。

  机器学习:专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。

  医疗机器人:研究用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的智能型服务机器人。按照其用途不同,有临床医疗用机器人、护理机器人、医用教学机器人和为残疾人服务机器人等等。

  人形机器人:模仿人的形态和行为而设计制造的机器人,一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术等多门科学于一体,最终实现高度智能。但目前仿人机器人的研究在很多方面还存在瓶颈,这也是它成为研究热点的原因之一。

  ……

  四、申请介绍

  问申请人应具备何种专业背景?

  事实上,美国大学的机器人项目对申请者的专业背景并没有限定太多,只要是理工科相关的专业,具有一定的数理背景、电子电路、编程语言的技能基础,基本上都可被接受。

  重点在于,看重申请者在这个领域下的集中的科研经历和从中展现出来的优异的专业技能和科研素养。

  因此,申请者如果打算直接申请单独开设的机器人项目,那么就一定要在软性背景方面下足功夫,不论是具体更为细小的专业方向(机械、电子、计算机),均可在申请中产生竞争力。

  申请建议:

  本科期间多选和机器人相关的数学课程和锻炼编程能力的计算机课程。

  如果能有一些机器人相关的机械设计项目或者控制编程项目,录取成功的机率会大大提升。

  基本要求至少熟练掌握一门3D设计软件,比如SolidWorks。

  至少掌握一门编程语言,比如MATLAB或者C++。

  当然,申请人想进行机器人学科的学习和研究,不仅可以通过直接申请单独开设的机器人项目,也可以通过申请机械、电子、计算机等专业入学后通过选课和开展科研项目来实现。

  五、就业概况

  Q1:工作性质

  机器人专业毕业生主要从事机器人工程领域内的机器人整机、核心零部件、控制系统设计,以及机器人系统应用等相关领域的科学研究、技术开发、应用维护及管理工作。

  Q2:工作内容

  具体工作内容包括现场编程、调试、运行维护、故障诊断、人机界面编程、生产技术管理、工业机器人销售和售后服务等技术服务和管理工作。

  Q3:行业领域

  可从事的行业领域包括但不限于汽车、机械加工、电子、新能源等行业以及工业机器人生产企业。

  编辑:翁晓兰

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