01
课程导论与硬件准备
多传感器融合机械臂避障概述、课程目标、硬件清单与环境搭建总览
硬件导论
02
ROS2基础与环境搭建
ROS2安装配置、工作空间、发布-订阅模型、话题与服务
ROS2环境
03
机械臂运动学基础（一）
正运动学原理、DH参数建模、Python正运动学解算
运动学DH
04
机械臂运动学基础（二）
逆运动学、解析法与数值法、MoveIt2 IK求解
逆运动学MoveIt2
05
激光雷达数据采集与处理
LiDAR驱动、点云格式、ROS2可视化激光雷达数据
LiDAR点云
06
深度相机数据采集与处理
RealSense驱动、点云与深度图、彩色-深度对齐
RGB-DRealSense
07
IMU数据采集与处理
IMU驱动、加速度/陀螺仪、互补滤波/Mahony姿态解算
IMU滤波
08
多传感器时间同步
时间戳同步、硬件/软件同步、message_filters实现
同步ROS2
09
传感器标定（一）
相机内参标定、张正友法、Kalibr / camera_calibration
标定相机
10
传感器标定（二）
LiDAR-相机联合标定、IMU-相机标定、结果验证
联合标定验证
11
点云预处理（一）
体素滤波降采样、直通滤波、统计滤波去离群点
点云滤波
12
点云预处理（二）
RANSAC平面分割、欧几里得聚类、ICP配准简介
分割配准
13
障碍物检测与识别（LiDAR）
点云Bounding Box、匈牙利算法+卡尔曼跟踪
障碍物跟踪
14
障碍物检测与识别（视觉）
深度图障碍物检测、YOLOv5/v8融合深度图、3D定位
YOLO深度图
15
多传感器融合策略（一）
卡尔曼滤波KF、扩展卡尔曼EKF状态估计
EKF融合
16
多传感器融合策略（二）
UKF、粒子滤波PF、中心式/分布式融合框架
UKFPF
17
环境感知地图构建
占据栅格地图、2D/3D栅格、局部地图构建
栅格地图感知
18
机械臂碰撞检测（一）
自碰撞检测、环境碰撞、FCL库使用
碰撞FCL
19
机械臂碰撞检测（二）
有符号距离场SDF、快速碰撞检测、MoveIt2配置
SDFMoveIt2
20
避障路径规划（一）
RRT / RRT* 算法、OMPL实现
RRTOMPL
21
避障路径规划（二）
A* / Dijkstra、混合A*、采样优化
A*混合A*
22
避障路径规划（三）
人工势场APF、动态窗口DWA、轨迹优化CHOMP/STOMP
APFDWA
23
MoveIt2避障实战（一）
MoveIt2架构、URDF/SRDF配置、Setup Assistant
MoveIt2URDF
24
MoveIt2避障实战（二）
规划场景管理、添加障碍物、感知管道
规划场景感知
25
MoveIt2避障实战（三）
编写避障节点、实时更新障碍物、动态避障演示
动态避障实战
26
多传感器融合避障系统集成（一）
系统架构、模块通信接口、数据流图设计
集成架构
27
多传感器融合避障系统集成（二）
主控节点、数据融合与状态估计、避障决策逻辑
决策融合
28
系统调试与性能优化
实时性优化、零拷贝、QoS、rqt调试
优化调试
29
仿真环境搭建与测试
Gazebo仿真、传感器模型、避障算法验证
Gazebo仿真
30
课程总结与扩展
项目总结、常见问题、强化学习/多机械臂协同展望
总结扩展