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本课程属于：018-虚拟样机与系统级联合仿真 工业软件_CAE与数字工程 · 共 13 门相关课程，组合学习更完整。
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机器人虚拟样机与控制验证

共计 30 章节
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01
课程导入与虚拟样机认知
目标=机器人虚拟样机的定义 · 作用 · 典型工作流
课程导入虚拟样机认知
02
机器人建模基础
目标=刚体运动学与动力学表示 · 关节类型 · 坐标系约定
机器人建模基础目标=刚体运动学
03
多体动力学仿真原理
目标=拉格朗日方程 · 牛顿-欧拉递推 · 约束求解
多体动力学仿真原…目标=拉格朗日方…
04
虚拟样机软件环境搭建
目标=常用机器人仿真工具（如Gaze… · MuJoCo · Isaac Sim
虚拟样机软件环境…Gaze
05
机器人模型导入与校验
目标=从CAD/URDF导入模型 · 质量惯量参数设置 · 关节限位与碰撞体定义
机器人模型导入校验
06
执行器与传动建模
目标=电机模型 · 减速器 · 柔性与摩擦特性
执行器传动建模
07
传感器虚拟建模
目标=编码器 · IMU · 力/力矩传感器
传感器虚拟建模目标=编码器
08
机器人控制器设计基础
目标=PID · 计算力矩控制 · 阻抗/导纳控制
机器人控制器设计…PID
09
仿真步长与实时性
目标=固定步长与变步长求解器 · 实时仿真约束 · 硬件在环与软件在环的基本概念
仿真步长实时性
10
单关节控制验证
目标=建立单关节虚拟样机 · 验证位置 · 速度
单关节控制验证目标=建立单关节…
11
平面二连杆机械臂控制验证
目标=在虚拟样机中实现逆运动学与轨迹… · 对比计算力矩与PID控制效果
平面二连杆机械臂…目标=
12
六自由度机械臂虚拟样机
目标=URDF建模 · 正逆运动学验证 · 关节空间与笛卡尔空间轨迹规划仿真
六自由度机械臂虚…URDF
13
机械臂抓取与接触仿真
目标=抓取力建模 · 接触参数整定 · 抓取稳定性与滑移检测的虚拟验证
机械臂抓取接触仿真
14
移动机器人虚拟样机
目标=差速 · 阿克曼 · 全向底盘建模
移动机器人虚拟样…目标=差速
15
移动机器人路径跟踪控制验证
目标=纯跟踪 · Stanley · MPC等控制器在虚拟样机中的实现与对…
移动机器人路径跟…目标=纯跟踪
16
足式机器人虚拟样机
目标=浮动基座建模 · 足地接触 · 步态生成与平衡控制仿真验证
足式机器人虚拟样…目标=浮动基座建…
17
无人机虚拟样机
目标=四旋翼动力学建模 · 旋翼模型 · 姿态与位置控制仿真验证
无人机虚拟样机目标=四旋翼动力…
18
水下机器人虚拟样机
目标=水动力建模 · 浮力与阻尼 · 推进器配置与定深/定向控制验证
水下机器人虚拟样…目标=水动力建模
19
柔性关节与柔性臂仿真
目标=关节柔性 · 连杆柔性建模 · 振动抑制与鲁棒控制验证
柔性关节柔性臂仿真
20
机器人动力学参数辨识
目标=在虚拟样机中生成激励轨迹 · 采集数据 · 辨识惯性参数并验证模型精度
机器人动力学参数…目标=
21
控制算法快速原型与代码生成
目标=从Simulink/Matla…
控制算法快速原型代码生成
22
硬件在环与实时仿真
目标=将真实控制器接入虚拟样机 · 验证通信延迟 · 采样周期与控制鲁棒性
硬件实时仿真
23
数字孪生与虚实迁移
目标=虚拟样机与物理样机的一致性校准 · 仿真到现实的差距分析与补偿
数字孪生虚实迁移
24
机器人仿真中的故障注入与鲁棒性验证
目标=传感器噪声 · 执行器饱和 · 通信丢包等场景下的控制验证
机器人仿真故障注入
25
多机器人协同虚拟验证
目标=多机通信 · 编队控制 · 协同搬运在虚拟样机中的仿真与冲突检测
多机器人协同虚拟…目标=多机通信
26
人机协作安全验证
目标=虚拟环境中的人体模型 · 安全距离 · 速度限制与碰撞响应验证
人机协作安全验证目标=虚拟环境
27
强化学习控制策略的虚拟样机验证
目标=训练环境搭建 · 奖励设计 · 策略迁移与仿真验证流程
强化学习控制策略…目标=训练环境搭…
28
仿真实验设计与结果分析
目标=实验设计方法 · 性能指标 · 统计分析与可视化报告生成
仿真实验设计结果分析
29
综合项目一
目标=机械臂抓取-移动协同任务虚拟样…
综合项目一目标=机械臂抓取
30
综合项目二
目标=足式/无人机/水下机器人选型任…
综合项目二目标=足式