01
课程导论：传感器与机械臂协同控制
概述、应用场景、课程目标与学习路径
入门全景
02
传感器基础
分类、工作原理、关键性能指标（精度/分辨率/响应时间）
核心原理
03
常用传感器详解（一）
红外、超声波、激光雷达（LiDAR）原理与选型
感知选型
04
常用传感器详解（二）
力/扭矩、触觉、视觉传感器（相机）原理与选型
力觉视觉
05
传感器数据采集
模拟/数字信号、I2C/SPI/UART、数据滤波与预处理
通信滤波
06
机械臂基础
结构（关节/连杆）、自由度、工作空间、坐标系
机构运动
07
机械臂运动学
正运动学（DH参数法）、逆运动学、轨迹规划基础
算法核心
08
机械臂控制基础
位置/速度/力控制、阻抗控制概念
控制策略
09
机械臂编程
ROS基础、MoveIt!框架、Python接口(pybullet/rospy)
编程ROS
10
传感器与机械臂硬件连接
电路设计、接口匹配、电源管理、抗干扰
硬件实战
11
传感器数据读取与解析
Python驱动、数据帧解析、时间戳同步
驱动同步
12
视觉引导抓取（一）
相机标定、手眼标定（Eye-in-Hand / Eye-to-Hand）
视觉标定
13
视觉引导抓取（二）
目标检测(YOLO/OpenCV)、位姿估计、抓取点计算
检测抓取
14
力控装配（一）
力传感器读取、重力补偿、接触力建模
力控建模
15
力控装配（二）
基于力的搜索策略、柔顺控制、装配任务实现
柔顺装配
16
避障与路径规划
激光/超声波障碍物检测、A* / RRT路径规划
规划避障
17
多传感器融合
卡尔曼滤波、EKF、传感器置信度评估
融合滤波
18
协同控制策略
触发式协同、连续协同、基于状态机的任务调度
协同调度
19
实时性与同步
RTOS、实时通信(EtherCAT/ROS2)、时间戳对齐
实时同步
20
安全机制
急停逻辑、力矩限制、安全区域监控、故障诊断
安全保护
21
仿真环境搭建
Gazebo+ROS仿真、传感器模型、机械臂模型导入
仿真Gazebo
22
仿真调试
算法验证、参数调优、半实物仿真(HIL)
调试HIL
23
综合项目实战（一）
需求分析、系统架构设计、硬件选型与搭建
项目架构
24
综合项目实战（二）
传感器集成、数据流打通、底层控制实现
集成底层
25
综合项目实战（三）
上层逻辑编写、协同策略实现、调试与优化
逻辑协同
26
综合项目实战（四）
系统联调、性能测试、问题排查
联调测试
27
性能评估与优化
精度评估、效率分析、瓶颈定位与优化方法
优化评估
28
部署与维护
系统部署、日志记录、远程监控、OTA升级
部署运维
29
前沿技术展望
AI+机器人、数字孪生、云端协同控制
前沿AI
30
课程总结与进阶路径
知识体系回顾、推荐资源、开源项目推荐
总结进阶