01
轨迹规划与运动控制概述
课程导论 · 融合方案价值 · 典型应用场景 · 学习路径
工业机器人AGV机械臂
02
运动学基础 (上)
刚体运动描述 · 坐标变换 · 齐次变换 · 旋转矩阵与欧拉角
矩阵位姿
03
运动学基础 (下)
正运动学DH参数 · 逆运动学解析/数值 · 雅可比与奇异性
DH法奇异
04
轨迹规划基础
轨迹定义 · 路径与轨迹区别 · 平滑性/时间/能量最优
评价指标
05
关节空间轨迹规划
梯形/S形速度 · 多项式插值(3/5/7次) · B样条曲线
插值样条
06
笛卡尔空间轨迹规划
直线插补 · 圆弧插补 · 空间过渡 · 样条插补
直线圆弧
07
时间最优轨迹规划
梯形/S形推导 · 约束条件 · 在线/离线规划
时间最优
08
运动控制基础
PID控制 · 位置/速度/电流环 · 前馈 · 实时性
PID三环
09
运动控制进阶
前馈+反馈 · 鲁棒控制 · 自适应 · 阻抗控制
鲁棒阻抗
10
轨迹跟踪控制
模型跟踪 · 前馈+反馈 · MPC预测控制
MPC跟踪
11
融合方案架构
分层架构 · 关键接口 · 数据流与通信
规划层控制层
12
实时性与同步
RTOS选型 · 任务调度 · 时间戳同步 · 抖动控制
实时同步
13
传感器融合
编码器/IMU/视觉/力 · 卡尔曼滤波 · EKF
EKF多传感器
14
避障与重规划
动态避障 · DWA · TEB · 全局/局部融合
DWATEB
15
平滑过渡与插值
轨迹段平滑 · 速度/加速度连续 · 加加速度约束
Jerk连续
16
多轴协同控制
多轴同步 · 电子凸轮/齿轮 · 龙门同步
同步龙门
17
力位混合控制
力控/位置控切换 · 混合框架 · 装配与打磨
力控装配
18
视觉引导轨迹规划
视觉定位 · 手眼标定 · 视觉伺服 · 抓取
手眼伺服
19
移动机器人轨迹规划
差速/阿克曼 · Reeds-Shepp · 混合A*
阿克曼Hybrid A*
20
机械臂轨迹规划
避奇异 · 关节限位 · 动力学约束优化
奇异动力学
21
无人机轨迹规划
四旋翼动力学 · 最小加加速度 · 多项式时间分配
无人机Jerk
22
轨迹优化方法
凸优化 · QP · 非线性优化 · 平滑+时间分配
QP凸优化
23
MPC在轨迹规划中的应用
MPC原理 · 线性/非线性MPC · 实时实现
MPC预测控制
24
强化学习在轨迹规划中的应用
DDPG · PPO · 模仿学习 · 安全约束RL
DDPGPPO
25
仿真与测试
Gazebo/CoppeliaSim · 硬件在环 · 轨迹回放评估
仿真HIL
26
工程实现与调试
代码架构 · 模块化 · 日志调试 · 性能分析
调试架构
27
案例实战1：AGV融合
AGV轨迹规划与运动控制融合 · 规划到跟踪完整流程
AGV实战
28
案例实战2：六轴机械臂+力控
打磨/装配场景 · 轨迹规划与力控融合
机械臂力控
29
案例实战3：无人机编队
无人机编队轨迹规划与协同控制
编队协同
30
课程总结与展望
融合趋势 · 边缘计算与云控 · 未来方向
趋势云控