荷兰代尔夫特理工大学机械工程学系PhD博士招生中!(导师Prof.  Babuška)

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荷兰代尔夫特理工大学PhD博士招生中!(导师Prof.  Babuška)

研究领域解析和深入探讨

Robert Babuška教授的研究聚焦非线性控制、深度学习、强化学习、系统辨识与状态估计五大核心方向,且所有研究均紧密围绕机器人与机电一体化的实际应用场景展开,形成“理论算法-技术研发-工程落地”的完整研究链条。

核心领域解析:

  1. 非线性控制:作为机器人控制领域的核心技术,主要解决机器人在复杂工况下(如柔性作业、动态障碍物环境)的运动轨迹规划与姿态稳定问题。不同于线性控制,其能精准适配机器人关节摩擦、负载变化等非线性特性,是实现机器人高精度作业的基础。
  2. 深度学习与强化学习:二者是教授研究的核心技术支撑。深度学习侧重通过神经网络实现机器人对环境信息(如视觉图像)的高效感知与特征提取;强化学习则聚焦机器人在交互过程中的自主决策优化,通过“试错-奖励”机制让机器人逐步掌握适配特定任务的操作策略,二者结合为“感知-决策-控制”一体化机器人系统提供核心算法支持。
  3. 系统辨识与状态估计:系统辨识旨在通过实验数据精准构建机器人及作业环境的数学模型,为控制算法设计提供可靠依据;状态估计则用于实时获取机器人的位置、速度等关键状态信息,弥补传感器测量误差,保障控制指令的精准执行。
  4. 深入探讨与行业关联:教授的研究方向高度契合当前机器人领域“自主化、柔性化、智能化”的发展趋势。其主导的Deep Learning for Robust Robot Control (DL-foRCe)项目,针对性解决机器人在动态干扰环境下的鲁棒控制问题,可广泛应用于工业装配、服务机器人等场景;Cognitive Robots for Flexible Agro Food Technology (FlexCRAFT)项目则聚焦农业食品领域的柔性认知机器人研发,回应了现代农业对自动化、精准化作业的需求,有助于解决传统农业劳动力短缺、作业效率低等痛点。从行业发展来看,这些研究方向均属于工业机器人、服务机器人、农业机器人等领域的核心技术瓶颈,研究成果具备明确的产业化应用前景。

精读教授所发表的文章

Robert Babuška教授2025年发表的5篇文章,均围绕机器人学习与控制的核心技术瓶颈展开,聚焦Sim2Real(仿真到真实环境)迁移、自主导航、情境感知等关a键方向,研究成果具有较强的前沿性与实用性。

  1. Embedded Hierarchical MPC for Autonomous Navigation:该研究提出嵌入式分层模型预测控制(MPC)方案用于机器人自主导航。核心创新点在于“分层架构”与“嵌入式实现”的结合:分层架构将导航任务拆解为全局路径规划与局部避障两个层级,兼顾导航效率与安全性;嵌入式实现则解决了传统MPC算法计算量大、难以在机器人嵌入式平台实时运行的问题。应用价值方面,该成果可直接应用于自动驾驶机器人、室内服务机器人等需要自主导航的场景,提升机器人在复杂环境下的导航鲁棒性与实时性。
  2. Engine Agnostic Graph Environments for Robotics (EAGERx):研究提出一种基于图的通用框架EAGERx,用于机器人Sim2Real学习。核心优势在于“引擎无关性”,即该框架可适配不同的仿真引擎,无需针对特定引擎重构学习模型,大幅降低了Sim2Real技术的应用门槛。Sim2Real是当前机器人学习领域的核心难题之一,该框架通过图结构对机器人动力学、环境约束等信息进行标准化建模,有效提升了仿真模型向真实环境迁移的精度,为机器人高效学习提供了重要技术支撑。
  3. ILeSiA: Interactive Learning of Robot Situational Awareness From Camera Input:该研究聚焦机器人情境感知能力的交互式学习,通过相机输入数据实现机器人对环境情境的精准判断。核心逻辑是让机器人在与环境的交互过程中,逐步学习视觉信息与情境状态的对应关系,突破了传统情境感知算法依赖人工标注数据的局限性。该成果可提升机器人在动态环境中的自适应能力,例如在服务机器人场景中,精准判断用户需求与环境安全状态。
  4. Neuro-Evolutionary Approach to Physics-Aware Symbolic Regression:研究将神经进化方法应用于物理感知符号回归,旨在通过进化算法生成具备物理意义的数学模型。符号回归相较于传统神经网络,其输出的数学表达式更易解释,结合物理感知特性后,可精准构建符合物理规律的机器人动力学模型,为控制算法设计提供更可靠的理论依据,尤其适用于未知环境下的机器人自适应控制。
  5. REX: GPU-Accelerated Sim2Real Framework with Delay and Dynamics Estimation:该研究提出GPU加速的Sim2Real框架REX,同时集成延迟估计与动力学估计功能。核心创新点在于通过GPU加速提升仿真学习效率,通过延迟与动力学估计补偿仿真与真实环境的差异。当前Sim2Real学习存在仿真效率低、迁移误差大等问题,REX框架通过硬件加速与误差补偿的双重优化,为高效、精准的机器人Sim2Real学习提供了新方案。

教授的学术地位

  1. 研究方向的前沿引领性:Robert Babuška教授聚焦的非线性控制与深度学习、强化学习融合方向,是当前机器人智能控制领域的前沿交叉方向。随着机器人应用场景从结构化工业环境向非结构化复杂环境(如农业、服务领域)拓展,传统控制技术已难以满足需求,教授的研究精准把握这一发展趋势,其提出的“控制算法-机器学习-工程实现”融合研究模式,为领域内相关研究提供了重要参考范式。
  2. 项目与成果的应用影响力:教授主导的DL-foRCe与FlexCRAFT两大项目,分别对接工业与农业两大关键领域的核心需求,项目成果具备直接产业化应用的潜力,可推动相关行业的自动化升级。从发表成果来看,2025年的系列文章聚焦Sim2Real、自主导航等领域核心难题,研究成果被领域内广泛关注,其提出的EAGERx框架、REX框架等技术方案,有望成为相关领域的主流技术参考。
  3. 学术协作与行业辐射力:从发表文章的合作作者来看,教授与多个机构的学者建立了深度合作关系,合作网络覆盖机器人控制、机器学习等多个细分领域,体现了其在领域内的学术号召力。同时,教授的研究成果通过项目合作、技术转化等方式,向工业、农业等行业辐射,推动学术研究与产业需求的深度融合,提升了相关领域的技术创新水平。

有话说

对Robert Babuška教授研究的核心理解:其研究的核心逻辑是“以核心算法创新为支撑,以场景化应用为目标,通过多技术融合解决机器人复杂环境下的智能控制问题”。无论是非线性控制与机器学习的融合,还是Sim2Real技术的系列研究,均围绕“提升机器人自主适应能力”这一核心目标展开,形成了兼具学术深度与应用价值的研究体系。可以从以下角度进行创新思考:

  1. 跨场景技术迁移优化。教授的研究已覆盖工业、农业等领域,可进一步探索核心技术在医疗机器人、救灾机器人等特殊场景的迁移应用,针对这些场景的极端环境(如医疗场景的高精度要求、救灾场景的复杂地形),优化控制算法的鲁棒性与适应性;
  2. 多模态感知与控制融合深化。当前研究已涉及视觉输入的情境感知,可进一步融合触觉、听觉等多模态感知数据,构建更全面的环境感知模型,提升机器人在复杂环境下的决策精度;
  3. 人机协同学习机制探索。结合强化学习技术,探索机器人与人类的协同学习模式,让机器人通过与人类的交互快速掌握复杂作业技能,降低机器人的训练成本,提升其在个性化服务、精密装配等场景的应用能力;
  4. 轻量化算法研发。当前Sim2Real框架与控制算法对硬件算力有一定要求,可研发轻量化算法模型,适配小型化、低成本机器人平台,扩大技术的应用范围。

申请者应当深入理解教授研究的核心逻辑与技术路径,重点关注非线性控制与机器学习的融合机制、Sim2Real技术的核心难点等关键方向,提前积累相关领域的理论基础与实验经验。在研究思路上,可结合自身优势,聚焦某一细分场景或技术痛点,提出具备可行性的创新方案;同时,注重理论研究与实验验证的结合,借鉴教授“问题导向”的研究模式,确保研究成果具备实际应用价值。

博士背景

Kimi,985机械工程硕士,现为港三机械工程博士生。研究方向为智能制造和机器人学,专注于工业4.0背景下的自动化生产系统优化。曾在《Journal of Mechanical Design》和《Robotics and Computer-Integrated Manufacturing》发表过论文。获得IEEE机器人与自动化国际会议最佳学生论文奖。

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