01
课程导论：机械臂自主导航概述
应用场景（仓储物流、家庭服务、工业协作）、课程目标与学习路径
概览入门
02
机械臂运动学基础
正运动学（DH参数法）、逆运动学求解、工作空间分析
运动学DH
03
传感器与感知
激光雷达（LiDAR）、深度相机（RGB-D）、里程计（轮式/视觉）、IMU
传感器感知
04
环境表示方法
栅格地图、点云地图、拓扑地图、语义地图
地图表示
05
SLAM基础
SLAM问题定义、经典框架（前端、后端、回环检测、建图）、EKF-SLAM原理
SLAMEKF
06
激光SLAM
Gmapping算法、Hector SLAM、Cartographer算法原理与对比
激光Gmapping
07
视觉SLAM
ORB-SLAM3、VINS-Mono、RGB-D SLAM（RTAB-Map）
视觉ORB
08
多传感器融合SLAM
LIO-SAM（激光-惯性）、VINS-Fusion（视觉-惯性）、图优化基础
融合LIO
09
地图构建实战
使用ROS + Cartographer构建栅格地图、保存与加载地图
实战ROS
10
全局路径规划
Dijkstra算法、A*算法、RRT与RRT*算法原理与实现
规划A*
11
局部路径规划
动态窗口法（DWA）、时间弹性带（TEB）、模型预测控制（MPC）
DWATEB
12
路径规划进阶
混合A*（Hybrid A*）、状态晶格规划（State Lattice）、轨迹优化
Hybrid A*优化
13
运动控制基础
PID控制、前馈控制、轨迹跟踪（纯追踪、Stanley方法）
控制PID
14
机械臂运动规划
MoveIt框架、OMPL规划器（RRTConnect、PRM、STOMP）
MoveItOMPL
15
避障与安全
势场法、安全走廊（Safe Corridor）、速度障碍法（VO/RVO）
避障安全
16
动态环境导航
动态窗口法改进、社会力模型、行人轨迹预测
动态预测
17
ROS导航栈
move_base框架、costmap_2d、global_planner与local_planner配置
ROS导航栈
18
导航仿真
Gazebo仿真环境搭建、TurtleBot3导航实战、自定义机械臂模型
仿真Gazebo
19
机械臂抓取规划
抓取姿态检测（Grasp Pose Detection）、抓取执行与力控制
抓取力控
20
移动机械臂协同
基座移动与臂运动协调、任务规划（Task Planning）
协同任务规划
21
深度学习在导航中的应用
端到端导航、模仿学习、强化学习（DQN、PPO）
深度学习强化学习
22
语义导航
语义SLAM、场景理解、基于语义的目标驱动导航
语义场景理解
23
多机器人协同导航
集中式与分布式规划、编队控制、通信拓扑
多机器人编队
24
导航系统评估
评估指标（成功率、路径长度、时间）、数据集（KITTI、EuRoC）、仿真测试
评估数据集
25
实时性与性能优化
算法加速（CUDA、OpenCL）、轻量化模型、嵌入式部署（Jetson）
优化Jetson
26
故障诊断与恢复
传感器故障检测、重定位、紧急停止与安全策略
故障安全
27
人机交互导航
手势控制、语音指令、共享控制（Shared Control）
交互语音
28
项目实战一：室内移动机械臂导航系统
建图+定位+规划+抓取（基于ROS）
实战室内
29
项目实战二：户外巡检机械臂导航
GPS+LiDAR融合、大场景地图构建
实战户外
30
课程总结与未来展望
前沿趋势（具身智能、大模型+机器人）、职业发展建议
总结趋势