01
运动控制概述
什么是运动控制 · 系统组成 · 应用领域 · 学习路线图
入门导论
02
坐标系与运动学基础
笛卡尔/关节坐标系 · 正/逆运动学 · 齐次变换矩阵
数学核心
03
电机与驱动器选型
步进/伺服/直流电机 · 驱动器原理 · 选型计算实例
硬件选型
04
传感器与反馈系统
编码器 · 霍尔/限位/力传感器 · 数据采集基础
感知反馈
05
运动控制卡与控制器
PLC · 专用控制卡 · 软控制器 · EtherCAT总线
控制总线
06
Python编程环境搭建
Anaconda · VS Code · NumPy/SciPy/Matplotlib · 虚拟环境
环境工具
07
Python基础回顾
数据类型 · 控制流 · 函数 · OOP · 文件读写 · 异常
编程基础
08
NumPy与矩阵运算
数组创建 · 矩阵运算 · 线性代数 · 随机数 · 性能优化
数值计算
09
Matplotlib数据可视化
2D/3D绘图 · 动态更新 · 子图 · 保存动画GIF
可视化绘图
10
运动学仿真——正运动学
2自由度机械臂 · DH参数 · Python正运动学实现
仿真机械臂
11
运动学仿真——逆运动学
解析法 · 牛顿-拉夫森 · 奇异性分析 · Python实现
逆解数值
12
轨迹规划基础
梯形/S形曲线 · 多项式插值 · 轨迹生成Python
规划速度
13
轨迹规划进阶
笛卡尔直线/圆弧插补 · 平滑过渡 · 时间最优
插补连续
14
PID控制原理
P/I/D作用 · Ziegler-Nichols · 数字PID实现
控制经典
15
PID控制仿真
位置/速度环 · 抗积分饱和 · 微分先行 · Python仿真
仿真调参
16
前馈控制与复合控制
速度/加速度前馈 · 前馈+PID复合控制仿真
前馈复合
17
状态空间与现代控制
状态模型 · 极点配置 · LQR · Python仿真对比
现代LQR
18
单轴运动控制仿真
单轴伺服模型 · 位置/速度/力矩三环 · 结果分析
单轴三环
19
多轴联动控制仿真
电子齿轮/凸轮 · G代码解析 · 多轴插补 · Python
多轴联动
20
机器人运动学仿真
SCARA建模 · 六轴正逆解 · 工作空间可视化
机器人运动学
21
机器人动力学仿真
牛顿-欧拉 · 拉格朗日 · 参数辨识 · 力矩前馈
动力学力矩
22
物理引擎与碰撞检测
PyBullet/ODE · 刚体动力学 · 碰撞检测 · 环境搭建
物理碰撞
23
实时仿真与硬件在环
实时系统 · Simulink+Python · HIL测试
实时HIL
24
通信协议与数据交互
串口 · Modbus TCP · EtherCAT · UDP/TCP Socket
通信协议
25
数据采集与信号处理
模拟量采集 · 数字滤波 · 卡尔曼 · FFT频谱
信号滤波
26
可视化监控界面
PyQt5/Tkinter · 实时曲线 · 参数控件 · 日志
界面监控
27
综合项目一：两轴龙门平台
系统建模 · 轨迹规划 · PID整定 · 仿真验证
项目龙门
28
综合项目二：六轴机械臂搬运
运动学解算 · 避障规划 · 抓取放置仿真
项目机械臂
29
综合项目三：移动机器人路径跟踪
差速模型 · 纯追踪 · MPC控制仿真
项目移动
30
课程总结与进阶方向
常见问题 · 优化建议 · 学习资源 · 开源项目
总结进阶