01
课程导论与预备知识
联合建图概念、应用场景、坐标系基础、ROS2回顾
坐标系ROS2
02
移动平台运动学与传感器
轮式里程计模型、IMU原理、编码器数据处理
里程计IMU
03
机械臂运动学基础
正运动学DH参数、逆运动学、雅可比与奇异性
DH参数雅可比
04
机械臂传感器与标定
关节编码器、力矩传感器、手眼标定
手眼标定Eye-in-Hand
05
2D激光SLAM原理
Gmapping、Hector SLAM、Cartographer前端
2D SLAMScan-to-Submap
06
3D激光SLAM原理
LOAM框架、特征提取、ICP与NDT配准
3D SLAMLOAM
07
视觉SLAM基础
ORB特征、PnP求解、BA优化(g2o/Ceres)
视觉SLAMBA
08
多传感器融合基础
EKF、UKF、粒子滤波PF
EKF粒子滤波
09
因子图优化与iSAM2
图优化、贝叶斯网络、iSAM2增量求解
因子图iSAM2
10
机械臂-平台联合标定
外参标定、ArUco/Charuco、联合标定流程
标定ArUco
11
联合建图系统架构设计
模块划分、数据流、ROS2节点图设计
架构ROS2
12
数据预处理与时间同步
时间戳对齐、插值、异常值剔除
时间同步插值
13
机械臂辅助的平面约束建图
利用末端位姿约束地面平面，提升精度
平面约束精度提升
14
基于机械臂的主动探索策略
信息增益、候选视角、路径规划
主动探索信息增益
15
动态环境下的联合建图
移动物体检测、机械臂遮挡处理
动态环境遮挡
16
机械臂操作对建图的影响分析
关节运动激励、末端负载对里程计影响
IMU激励负载
17
基于因子图的联合状态估计
平台位姿、关节角、路标点统一建模
因子图状态估计
18
视觉-惯性-关节角紧耦合SLAM
VINS-Mono扩展、关节角约束
VINS紧耦合
19
激光-惯性-关节角紧耦合SLAM
LIO-SAM扩展、机械臂运动补偿
LIO-SAM运动补偿
20
多机器人协同联合建图
多平台位姿估计、地图融合与一致性
多机器人地图融合
21
语义联合建图
YOLO/SAM分割、语义标签、语义地图
语义YOLO
22
基于NeRF/Gaussian Splatting的联合建图
神经隐式表达、3D高斯溅射、机械臂视角
NeRF3D高斯
23
联合建图中的回环检测
机械臂视角回环、几何验证与图优化
回环检测几何验证
24
地图表示与存储
占据栅格、TSDF、OctoMap、拓扑地图
地图表示OctoMap
25
仿真环境搭建
Gazebo/Isaac Sim、模型与传感器仿真
GazeboIsaac Sim
26
联合建图算法评估
ATE、RPE、地图精度评估
ATERPE
27
实际系统部署与调试
硬件选型、实时性优化、问题排查
部署调试
28
案例研究1：室内移动操作平台
Fetch Robotics 室内建图
Fetch室内
29
案例研究2：户外勘探机器人
户外复杂环境联合建图
户外勘探
30
课程总结与未来展望
技术瓶颈、具身智能、端到端建图
总结具身智能