01
多轴运动控制概述
什么是多轴系统、负载分配的定义与重要性、课程目标与学习路径
入门概念
02
运动学基础
刚体运动学、坐标变换与齐次矩阵、正逆运动学概念
数学坐标
03
动力学基础
牛顿-欧拉方程、拉格朗日方程、动力学参数辨识
力学建模
04
负载分配核心原理
力/力矩分配原则、冗余驱动系统、优化目标函数
核心优化
05
单轴与多轴差异
单轴控制局限性、多轴耦合效应、负载均衡的必要性
对比耦合
06
静态负载分配
重力补偿、静平衡计算、支撑力分配策略
静力学补偿
07
动态负载分配
惯性力分配、科里奥利力补偿、加速度规划
动力学实时
08
优化方法入门
线性规划、二次规划、梯度下降法在负载分配中的应用
优化算法
09
加权最小二乘法
权重矩阵设计、约束处理、实时求解
最小二乘约束
10
伪逆法分配
Moore-Penrose伪逆、最小范数解、关节限幅处理
伪逆限幅
11
任务空间与关节空间
任务优先级、零空间投影、层级控制
空间层级
12
力/位混合控制
自由运动与约束运动、自然约束与人工约束
混合控制约束
13
阻抗控制与负载分配
质量-弹簧-阻尼模型、环境交互、力跟踪
阻抗交互
14
多机器人协调
主从控制、主-主控制、分布式负载分配
协调分布式
15
双机械臂搬运
协同抓取、内力控制、负载分配策略
双臂搬运
16
多足机器人负载分配
支撑相与摆动相、地面反力优化、稳定性判据
多足稳定性
17
并联机构负载分配
运动学约束、支链力分配、奇异性处理
并联奇异
18
柔性关节与弹性变形
关节柔性建模、振动抑制、负载补偿
柔性振动
19
传感器融合
力传感器、扭矩传感器、编码器数据融合
传感融合
20
实时系统与通信
EtherCAT、实时操作系统、任务周期与延迟
实时通信
21
仿真环境搭建
MATLAB/Simulink、Gazebo、CoppeliaSim配置
仿真工具
22
算法实现与调试
C++/Python代码实现、单元测试、性能分析
编程调试
23
实验设计
实验平台搭建、数据采集、结果评估
实验评估
24
案例1：四轴机器人搬运重物
负载分配全流程
案例四轴
25
案例2：双机械臂协同装配
力位混合控制实战
案例装配
26
案例3：六足机器人崎岖地形行走
动态负载分配
案例六足
27
故障诊断与容错
关节失效检测、重构分配策略、安全机制
容错安全
28
性能评估指标
能耗、关节力矩峰值、跟踪误差、鲁棒性
指标评估
29
前沿技术
学习型负载分配、强化学习、数字孪生
前沿AI
30
课程总结与项目实战
综合项目要求、答辩准备、未来方向
总结实战