01
轨迹规划概述
什么是轨迹规划、在线 vs 离线规划、实时系统的挑战
基础概念
02
运动学基础
位姿表示、旋转矩阵、齐次变换、正逆运动学
数学机器人
03
路径规划基础
图搜索算法（Dijkstra、A*）、RRT、PRM
搜索采样
04
轨迹生成
多项式插值、贝塞尔曲线、B样条曲线
曲线插值
05
时间最优规划
梯形速度规划、S形速度规划、TOTP算法
速度优化
06
约束处理
运动学约束、动力学约束、环境障碍约束
约束安全
07
实时优化
模型预测控制（MPC）在轨迹规划中的应用
MPC控制
08
避障策略
人工势场法、动态窗口法（DWA）、速度障碍法（VO）
避障动态
09
多机器人协同
分布式规划、优先级规划、冲突解决
协同多机
10
系统架构
感知-规划-控制闭环、模块化设计、实时通信
架构系统
11
硬件平台
嵌入式系统、实时操作系统（RTOS）、传感器选型
硬件RTOS
12
软件框架
ROS2、MoveIt2、OMPL集成
ROS2框架
13
状态估计
卡尔曼滤波、粒子滤波、IMU/里程计融合
滤波估计
14
环境建模
栅格地图、八叉树地图、ESDF地图
地图感知
15
全局规划
拓扑地图、路标图、分层规划
全局拓扑
16
局部规划
时间弹性带（TEB）、模型预测路径积分（MPPI）
局部优化
17
平滑优化
G2O、Ceres Solver、非线性最小二乘
优化平滑
18
安全保证
控制障碍函数（CBF）、可达性分析、安全走廊
安全CBF
19
学习型方法
模仿学习、强化学习在轨迹规划中的应用
学习RL
20
仿真验证
Gazebo、CoppeliaSim、MuJoCo仿真环境
仿真工具
21
性能评估
规划成功率、计算延迟、轨迹平滑度指标
评估指标
22
调试技巧
日志分析、可视化工具（RViz、Foxglove）、性能剖析
调试可视化
23
案例1：AGV仓储机器人
路径规划与实时避障
AGV仓储
24
案例2：机械臂在线规划
运动规划与动态抓取
机械臂抓取
25
案例3：无人机自主导航
轨迹跟踪与避障
无人机导航
26
案例4：自动驾驶局部规划
车辆局部路径规划
自动驾驶局部
27
前沿趋势
学习型MPC、端到端规划、具身智能
前沿AI
28
开源项目解读
Fast-Planner、EGO-Planner、Teach-Repeat-Replan
开源项目
29
部署实战
从算法到嵌入式部署的完整流程
部署嵌入式
30
课程总结
知识体系回顾、常见误区、进阶学习路径
总结进阶