01
课程导论与预备知识
机械臂运动学基础 · ROS2环境搭建 · 坐标变换TF2核心概念
运动学ROS2TF2
02
传感器数据获取与处理
激光雷达驱动配置 · 点云预处理 · 里程计数据融合
LiDAR点云里程计
03
2D SLAM算法原理与实现
Gmapping详解 · Cartographer入门 · SLAM精度评估
GmappingCartographer评估
04
3D SLAM算法原理与实现
LOAM系列解析 · LIO-SAM紧耦合 · 图优化SLAM
LOAMLIO-SAM图优化
05
占据栅格地图构建
概率栅格模型 · Bresenham画线 · 地图更新与存储
栅格Bresenham存储
06
代价地图（Costmap）详解
静态层 · 障碍物层 · 膨胀层 · 配置与调优
Costmap膨胀层调优
07
全局路径规划算法
Dijkstra · A* · RRT/RRT* 在机械臂中的应用
DijkstraA*RRT
08
局部路径规划算法
DWA原理 · TEB详解 · 动态窗口法与速度空间
DWATEB速度空间
09
MoveIt2框架与运动规划
OMPL规划器 · 运动学求解器KDL/TRAC-IK · 碰撞检测
MoveIt2OMPL碰撞检测
10
机械臂正逆运动学实现
DH参数建模 · 正运动学矩阵 · 逆运动学数值解法
DH参数正解逆解
11
工作空间分析与轨迹规划
可达空间计算 · 笛卡尔插值 · 关节空间轨迹规划
工作空间插值轨迹
12
ROS2 Navigation2栈详解
Behavior Tree导航 · 规划器与控制器插件 · 恢复行为
Nav2Behavior Tree插件
13
激光雷达与视觉融合定位
ICP配准 · NDT配准 · ORB/SIFT辅助定位
ICPNDT视觉特征
14
多传感器标定
激光-相机联合标定 · 手眼标定 · IMU-相机标定
标定手眼IMU
15
机械臂抓取姿态估计
6D姿态估计 · Grasp Pose Detection · 吸盘与夹爪适配
6D姿态抓取夹爪
16
动态环境下的避障策略
速度障碍法VO · 安全走廊 · MPC避障
VOSafe CorridorMPC
17
机械臂导航中的地图表示
语义地图 · OctoMap八叉树 · ESDF距离场
语义地图OctoMapESDF
18
基于强化学习的导航
Q-Learning/DQN · PPO路径规划 · 仿真环境搭建
强化学习PPO仿真
19
机械臂集群协同导航
多机器人地图融合 · 分布式任务分配 · 碰撞避免
集群地图融合协同
20
真实机械臂部署与调试
ROS2_Control硬件接口 · 实时性优化 · 安全急停
部署ROS2_Control安全
21
仿真环境搭建与测试
Gazebo模型导入 · Ignition新特性 · 传感器噪声模拟
GazeboIgnition噪声
22
导航性能评估与调优
定位精度ATE/RPE · 规划成功率 · 资源消耗分析
ATERPE调优
23
基于视觉的导航
视觉里程计VO · ORB-SLAM3 · 语义导航
VOORB-SLAM3语义
24
狭窄空间中的导航
拓扑地图 · 走廊导航 · 末端执行器避障
拓扑走廊避障
25
人机协作环境下的导航
人体姿态估计 · 社会力模型 · 安全距离保持
人机协作社会力安全
26
云端地图构建与共享
分布式SLAM · 地图压缩传输 · 云端-边缘协同
云端分布式协同
27
特殊环境下的导航
黑暗环境(热成像/超声) · 水下声纳 · 高辐射
热成像声纳高辐射
28
项目实战：仓库巡检机械臂
需求分析 · 系统架构 · 完整代码实现与测试
仓库巡检实战完整代码
29
项目实战：家庭服务机械臂
动态物体检测 · 自适应路径规划 · 人机交互接口
家庭服务动态检测交互
30
课程总结与前沿展望
NeRF导航 · 具身智能Embodied AI · 大模型LLM+机器人
NeRF具身智能LLM