各位同學大家好，我是帝國理工學院機器人在讀博士Colin，今天給大家分享的是關於機器人專業留學的相關內容。
本期以我們學校（帝國理工）的Robotics Forum為例，給大家介紹一下機器人專業主要有什麼樣的方向，因為帝國理工學院機器人專業方向還是比較齊全的。
機器人專業學什麼？
上圖是從學校的官網上面截取下來的。capability部分主要包括空中機器人、高效計算、 AI、Bioinspired design、機器視覺、先進控制、嵌入式、人機互動、機器學習、多機器人系統、Neurotechnology、Soft robotics、機器人操作、語音識別、系統集成這些類別。
按用途來分類的話，主要分為三類，第一類適用於Healthcare，比如像康復機器人和醫療手術機器人；第二類就是Domestic&Assistant，主要是家庭類的輔助機器人；第三類是Infrastructure，主要應用於交通運輸類。
#實驗室分類
以我們學校的實驗室為例，主要分為四類：
第一類是Perception and Cognitive Robotics，主要研究機器人的感知，涉及到機器學習和深度強化學習等智能方法，培養大家的編程能力和算法能力，如果你是CS出身，或者以後想從事算法或者計算機方面的工作的話，可以去報這個方面的實驗室。
第二類是自動化系統的實驗室，涉及到控制理論，主要應用於工業領域。這一類和機器人感知類最大的不同就是自動化系統主要研究的是控制算法，而不是學習算法，控制算法理論性更強一些。如果以後想進網際網路企業，是不太適合去學習這個的，但是要是你以後有志於進入涉及算法的大型的自動化流水線上面，是比較適合學這個方向的。
第三類是醫療機器人（Healthcare and Assistive Robotics），這一類主要涉及到義肢和康復機器人的研究，以後想專注於應用到醫療方面的機器人的話，就應該去找這方面的實驗室。
最後一類就是服務交通機器人（Service and Vehicle Robotics）。這一類主要涉及移動機器人的研究，主要是輪式機器人，像工廠裡面的物流小車等等都屬於這方面的研究。
#實驗室介紹
介紹完機器人實驗室類別，接下來給大家介紹一些相應的實驗室，以及他們從事的研究是什麼。
第一個實驗室叫做Adaptive and intelligent robotic。它屬於前面的Perception and Cognitive Robotics，主要研究機器學習和深度強化學習。他們的研究主要是關於Learning的，第一個是針對於無法預測的環境的，第二個是學習如何與物理環境交互的，第三個就是如何讓它變得具有多功能性，就是多足機器人，第四個是無需機器人專家和工程師即可學習。
這一個實驗室叫做機器視覺和學習實驗室，和上一個實驗室都屬於感知類機器人的研究，它也是從事學習算法方面的研究，只不過它主要針對的是視覺方面的。
就像圖片當中呈現的這樣，它下面分六個主要研究方向，第一個是六自由度的姿態估計，都是通過視覺照片來估計的。第二個是手部姿勢的識別，第三個是多物體跟蹤，第四個是面部識別……所以主要涉及到的都是相機方面的，對於視覺感興趣的同學，可以選擇這種類型的實驗室。
這一個實驗室是我們學校比較出名的實驗室，叫做哈姆林center，它的創辦者叫做楊廣中，是一個華人，也是《Science Robotics》的創刊人，他現在已經回到上海交大去了，實驗室現在交給了別的老師。他們的主要研究內容是醫療圖像診斷、醫療機器人、可穿戴設備等，涉及到的研究方向就是醫療機器人的應用，他們實驗室好像有一臺還是兩臺達文西機器人，都是做一些非常高端的研究，他們主要的研究內容主要就這三方面。
第四個實驗室叫做空中機器人實驗室，它是自動化系統裡面的。他們主要研究的是四旋翼機器人及兩棲機器人。他們研究的兩棲機器人主要是可以飛和潛水的機器人。另外，他們也在做軟體空中機器人相關的研究，因為現在比如四旋翼機器人，都是剛性機器人，他們現在在做一些可以在空中飛行的軟體機器人。第三就是從事多功能空中機器人的研究，可能涉及到飛行器搭載機械臂，然後去抓取東西這樣的一些多功能性的研究。
第五個實驗室，也是我現在所在的實驗室，叫做REDS lab，它的全稱是Robotic Manipulation Engineering Design Science lab。我們的研究涉及到的最主要的還是Manipulation，也就是一線作業系統。一線作業系統指的是手爪，我們現在研究的主要有兩種類型的手爪，一種是兩個指頭或者三個指頭的手掌，第二個類型就是完全仿生的手。除了這兩個最主要的研究，還有像並聯結構的機器人、軟體機器人等等。
第六個是交通運輸類機器人的實驗室，它主要從事的是安全自動駕駛，還有城市智慧網絡設計與控制以及交通運輸方面的、自動化方面的研究。對自動駕駛感興趣的同學，也可以嘗試申請這個方面的實驗室。關於自動駕駛的工作，現在也非常火，比如說像百度、騰訊、阿里巴巴，還有一些比較大的汽車廠，他們都在做安全自動駕駛，可以說前景非常好。
這裡我還補充了一個實驗室，叫做機器人學習實驗室。它主要涉及到的是機器人視覺及機器人學習，還有機器人與物體接觸方面的研究以及家庭類的輔助機器人。這個實驗室比較適合CS的同學選擇，因為他們涉及到的主要都是算法類和編程類的工作，他就是把機器人應用於像扳手擰螺絲釘，還有放盤子、拼圖等等家庭裡面的工作。
核心課程&培養方向
接下來講一講各個項目、各個方向的核心課程，以及培養的目的，需要達到的要求是什麼樣的。
#可供選擇的課程
這是從官網上截取到的可以選擇的課，是Fobotic Forum上面的。這些課程是不同學院開的，但是學機器人的話都是可以選擇的。我簡單介紹一下這些課程。
第一個課程更多的涉及到的是關於計算機輔助設計和機械設計方面的內容。第二個課程叫做Neuromechanical control and learning，可能涉及到的是腦電控制方面的內容。第三個主要講解的是關於康復機器人和一些家庭輔助機器人如何設計。第四個課程叫做Brain-machine interfaces，講腦機接口。第五個課叫做Advanced Robotics，講先進機器人，最主要的涉及到的應該是軟體機器人。大家應該能從標題上面基本上看出來這一門課主要講什麼內容。
下面給大家介紹三個研究方向及相關的課程。
#研究方向&課程
第一個方向是計算機視覺方向，這個方向現在非常火，我今後應該也會從事相關研究。計算機視覺方向需要大家對機器學習掌握非常透徹，同時最好還要對強化學習、深度強化學習、神經網絡和卷積神經網絡等都有一定的了解，建議大家本科階段打好基礎，學好概率論，具備基本的C++編程能力。但是這肯定是不夠的，最好還要有Python編程能力，對TensorFlow要有基本的了解。學習CS並且對計算機視覺非常感興趣的話，可以從事這方面的研究。就國內的崗位來說，現在視覺方向崗位需求量還是非常大的。
第二個方向是醫療機械方向，經過我前面的介紹，大家可能也感受到了我們學校非常重視醫療機器人方向，確實這個方向前景非常不錯。像今後人口老齡化等等，對這方面的機器人肯定有大量的需求。大家之後想從事這方面的研究的話，首先一定要掌握好機器人運動學，這樣才能夠設計出結構合理的機器人，建議本科階段選修機器人學、生物機械概論等課程，同時具備用UG等軟體進行三維建模的能力。這個方向的話，建議學機械工程的同學去選擇。
最後一個方向是機器人自動化方向，它主要涉及到的課程，第一個就是對於控制理論的掌握，第二個是要對強化學習方法方面也要有一定的了解。建議本科階段是自動化或者電氣相關的同學去學習，本科階段要學好C++及其他編程課程，最好自學Python和MATLAB，並且熟練掌握，具備良好的編程能力。
就業前景
#職業相關
首先關於機器人的應用場景是非常豐富的。第一個，比如說對於義肢方面的應用。第二個是Robots for entertainment，像娛樂、還有機器人編程課程之類的，現在都挺多的。第三個就是工業領域的應用，現在機器人應用是不愁的，今後越來越多的工作會傾向於自動化，都是要涉及到機器人的。
根據機器人的應用場景，我們可以總結出未來大家可以選擇的職業主要但是不限於這些：第一個就是機器人服務工程師，從事機器人生產、維修方面的工作，主要是技術方面的；第二個是產品顧問等，主要跟人打交道，但是對於機器人專業方面的知識，還是有一定的要求的。第三個就是像研究助理這樣的崗位，主要在一些科研機構和高校裡面從事機器人應用方面的一些研究。
#薪水狀況
這裡羅列了三個時期的薪水，分別是2018年同期，2019年同期以及2020年近六個月的薪資。中位數年薪（median annual salary）是統計學上比較可靠的指標。機器人相關崗位中位數年薪，今年達到了62500英鎊，去年是5萬英鎊，前年是55000英鎊。按照現在的匯率來說，英鎊的匯率是8.7，這個年薪差不多達到了50萬。在英國本地，他們的人均GDP大概是三萬八、三萬九千英鎊，但是他們的機器人行業，收入中位數是六萬多英鎊,算是一個非常高的數字，而且之後的發展潛力也非常高。
#就業方向
第一個學術界，舉個例子，上海交通大學近期發布了招聘信息，招機器人方面的博士後，待遇基本上是在十幾萬到二十幾萬的樣子。我讀研的學校，華中科技大學，也在招教師和博士後，如果大家今後想進入學術界，肯定要首先取得博士學位，然後去做博後，也可以找教師崗位。走這條路的話，難度還是比較高的，因為現在想進入學術界的人還是非常多的。大家如果有信心去發表很多非常棒的論文，還是可以嘗試走這條路的。
第二個就是工業界，工業界最好的一點就是工資高，不好的就是壓力比較大，工作強度也比較大。
這是UR機器人的一個招聘啟事，它基本上每過幾天都會放一批新的崗位出來，這些崗位分布在世界各地的。可以說大家如果從事機器人研究，根本不用愁沒有相應的職位。
關於國內，我這裡羅列了廣州碧桂園博智林機器人的一個招聘，可以看到像算法工程師、硬體工程師、C++開發工程師，薪資都非常可觀，崗位也多。
第三個，大家如果有好的想法，也可以嘗試自主創業。這裡有一個案例，我的師兄李淼，他2011年從華科碩士畢業，博士是在瑞士洛桑聯邦理工讀的，2016年回武漢成立了庫柏特公司，到現在差不多四年時間，已經進入B輪融資，融了差不多一億多的資金，可以說他的創業是非常成功的，現在也算是我們的優秀畢業校友。
說了這麼多，大家可能還想了解擇校和選擇方向的問題，接下來就給大家介紹如何去選擇學校和專業。這裡我以密西根大學安娜堡分校的機器人方向為例來講解。
專業和學校的選擇
大家可能會有target school，那就進入這個學校機器人的官網上面去看他們關注的領域有哪些。
像密西根安娜堡分校機器人涉及到的研究領域就有AI，Autonomous&Connected Vehicles， Deep learning，Human-robot interaction，外骨骼，工業應用的機器人，Motion Planning、Rehabilitation，集群機器人等等。對某一個方向感興趣的話可以點開，點開之後會有介紹這個方向主要研究的內容，大家可以看看具體是不是你感興趣的方向。
確定方向之後，再看faculty，找那個方向相關的教授，這些教授的介紹下面一般都會有lab website，找到你感興趣的教授，進入他的實驗室官網上面去看他們做的一些研究，這樣方便你寫套磁信，以及確認是不是真的對他們感興趣。
確定完你喜歡的方向、你想要套磁的老師之後，就需要看這個學校和專業的基本要求，確認你是不是達標。這個時候需要去點Admission，裡面有一個application選項，一般都會寫他們要求的語言成績、GPA等。
比如說密西根的robotics專業，上面都寫清楚了，你如果申請PhD，那麼你的GPA要達到3.75，GRE數學要達到165以上，Verble要達到159以上,writing要達到 4.03以上。當然，頁面上也有申請的deadline。
大家看到這些可能想說，如果我的GRE分數或者GPA分數沒達到這麼高怎麼辦呢？這裡給大家一點建議。
同一個學校的不同學院可能也會有機器人專業。只不過涉及到的研究方向可能不一樣，同一個老師可能既在機器人學院裡面任教，同時也在Mechanical Engineering學院裡面任教，這樣的話，可以通過Mechanical Engineering去申請他的研究生。不同學院的要求肯定也會不一樣，Mechanical Engineering可能要求會低一些，這樣更有可能會獲得錄取。
這個圖是我從密西根安娜堡分校Computer Science Engineering官網上摘錄下來的，他們的研究方向也有機器人。也有一些和機器人學院裡面重合的老師。這裡給大家一個忠告，選擇專業最主要的還是要選擇自己感興趣的，並且符合錄取要求的專業，最最重要的是一定要選擇適合自己的。
就讀體驗
因為現在疫情，我暫時還沒過去，現在都是remote study。到現在為止，最大的感受就是非常有趣，我們的Robotics forum裡面，涉及到的知識面很廣，方方面面的研究都有，這樣的話就可以經常去聽講座，學習到非常多的知識。同時也有很多的研究，在國內的機器人實驗室裡面沒有見到過，所以就感到很有趣。
第二個就是非常有成就感。上面這個圖是我一周的工作
計劃表。我們每周一周四都會有組會。周一是整個小組討論，周四的是針對某個項目，幾個人進行討論，周三還會有固定的講座，時間是非常充裕的，我每周會有非常多的時間做自己喜歡做的研究，同時也可以參與討論，整個過程非常有獲得感。
第三點是講座非常多，每周三都會有一系列的講座，可以聽到一些非常有意思的研究。
第四點就是老師非常負責，學習壓力也比較大。可能大家以前也聽說英國博士三年就可以畢業了，不用發論文。實際上，不同老師會有不同的要求，可能有的老師不要求你發論文，這樣壓力就比較小，但是有的老師會一定要你發高質量的論文，那樣的話壓力就比較大。
這個表是我整個博士期間的規劃表，規劃了4年的，如果快的話可能3年就可以完成任務。我們老師那天說了一句話：Publish or perish，意思就是說要麼就發表好的，要麼就不要發。所以可以看到我們老師對於科研成果還是重視的，我的壓力還是比較大。值得慶幸的是老師很負責，他每周一都會抽時間來交流進度，給我進行一定的指導。
知名機器人實驗室
最後，給大家介紹一些世界上比較知名的機器人實驗室，也希望大家如果具有這樣的實力，可以去衝擊一下這些實驗室。因為從這些實驗室出來之後，就算是一個非常大牌子，以後在業內可以算是你的敲門磚。
第一個實驗室是斯坦福機器人實驗室，它的創辦人是Oussama Khatib，網易公開課上面的史丹福大學機器人學就是他講的，他們實驗室可以說是世界一流的機器人實驗室，世界上非常多的機器人的原型，都是他們實驗室製造出來的。他們現在研究的項目主要就是圖上展示的這些。第一個是人形機器人的學習，第二個是機器手，還有爬蟲類的機器人、多機器人協作、仿生機器人等等。
第二個實驗室是IIT，也就是義大利理工機器人實驗室，它的創辦人叫做布魯諾西西里安諾，我們在學習機器人學基礎的時候，用到的教材是上圖右邊這本，這本書就是他編寫的。他們的研究水平也非常的高，主要研究內容包括Soft Robotics，還有仿真機器人，他們以前做的最多的主要是機器人控制方面的研究，比如說像打磨、機器人和人的一些交互，還有生活中的應用場景等等。
第三個就是EPFL LASA實驗室。也就是瑞士洛桑聯邦理工實驗室。這個實驗室也就是我前面介紹的創業的師兄，他讀博所在的實驗室。他們實驗室據說是以嚴格著稱，壓力比較大。但是如果從裡面畢業出來，基本上都算是機器人領域比較頂尖的人才。
問答環節
Q：國內很多大學也開設了機器人方向和人工智慧方向，海外的比國內的優勢在哪裡呢？
A：確實國內現在有很多大學開設的了機器人方向和人工智慧方向，做的比較好的有南京大學、南開大學，清華大學等等。他們的人工智慧和機器人方向主要是偏算法多一點，據我了解，國內的大學在應用上面做的還不夠，算法方面可以說在世界上比較領先的。但是主要是在算法和機器人的結合上面，國內目前做的還是不夠成熟的，這方面國外還是做的相對領先，如果大家想從事這方面的研究的話，最好還是進入到國外一些相關的實驗室學習。
Q：要具備哪些技能才能進入機器人行業就業？
A：具備什麼技能要看你的職位，不同的崗位有不同的要求。如果你想從事機器人算法方面的研究，那你肯定要具備計算機的編程能力、Linux系統，還有C++、Python你肯定要懂，然後才可以進入到相應的算法崗。如果是結構崗的話，那你就肯定要有機械設計的基礎，還要會圖紙繪製軟體和一些三維軟體的應用。
Q：機械工程專業留學想轉申機器人，大學期間該補充哪些知識？
A：這個問題我還是比較熟悉的，因為我本科也是機械工程專業的，據我的了解，本科機械工程編程應該就學了一個C++，只有這個的話是不夠的，建議機械工程的同學，如果想申請機器人，選修課可能會有機器人學，大家去選一下這個課，第二個就是MATLAB、Python一定要掌握好，這些對於你今後申請機器人專業會比較有幫助。
Q：讀機器人留學去哪個國家好？聽說日本也挺好的。
A：關於讀機器人去哪個國家好，這個不好說。去日本確實也不錯，只不過日本主要做的是工業機器人方面的研究，他們主要應用於工業應用上面。對這方面感興趣的話，那去日本是一個不錯的選項。歐洲的話，去義大利、荷蘭的代爾夫特、瑞士、西班牙、英國、德國都是不錯的選擇。美國也可以，但是美國的側重點主要是在計算機，它主要是研究CS和機器人相結合，對這方面感興趣的同學，可以考慮去美國，如果你更想做應用的話，那就去歐洲，做工業機器人的話，就去日本。
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