01
步态规划概述
人形机器人发展简史 · 步态规划的重要性 · 基本概念与术语
入门概念
02
运动学基础
刚体运动描述 · 齐次变换矩阵 · 正/逆运动学 · 雅可比矩阵
数学核心
03
动力学基础
牛顿-欧拉方程 · 拉格朗日动力学 · 关节力矩 · 地面反作用力
力学进阶
04
ZMP稳定性理论
ZMP定义与物理意义 · ZMP与CoP · 稳定性判据 · 支撑多边形
核心ZMP
05
线性倒立摆模型
LIPM模型推导 · 运动方程 · 轨道能量 · LIPM步态生成
模型经典
06
三维LIPM与飞轮模型
3D-LIPM扩展 · 飞轮模型原理 · 角动量调节 · 上身姿态控制
3D飞轮
07
步态参数设计
步长/步频/步宽 · 抬脚高度 · 单双支撑相 · 步态周期
参数规划
08
轨迹规划基础
关节空间 vs 任务空间 · 多项式插值 · B样条 · 贝塞尔曲线
曲线插值
09
足端轨迹规划
摆动相/支撑相设计 · 足端触地条件 · 冲击最小化
足端轨迹
10
髋关节轨迹规划
髋关节高度调节 · 横向摆动 · 质心轨迹与ZMP跟踪
髋关节质心
11
步态生成框架
离线 vs 在线规划 · 基于模型/优化的生成方法
框架方法论
12
预览控制理论
预览控制原理 · ZMP预览控制器 · 状态空间 · 最优增益
控制预览
13
模型预测控制(MPC)步态
MPC基本原理 · 步态MPC建模 · 约束处理 · 实时求解
MPC优化
14
全身运动控制(WBC)
任务优先级 · 多任务优化 · 力矩控制 · 接触力优化
WBC全身
15
姿态稳定控制
IMU反馈 · 姿态估计 · 上身补偿 · 抗扰动策略
稳定IMU
16
地面自适应步态
地形感知 · 足端力控制 · 阻抗控制 · 自适应调整
自适应地形
17
上下楼梯步态
楼梯参数建模 · 步态规划 · 足端定位 · 稳定性分析
楼梯复杂地形
18
斜坡与崎岖地形步态
斜坡调整 · 崎岖足端规划 · 重心高度调节
斜坡崎岖
19
转向与侧向步态
原地/行进中转向 · 侧向行走 · 斜向步态
转向侧向
20
跑步与跳跃步态
跑步周期 · 飞行相规划 · 跳跃轨迹 · 落地缓冲
跑步跳跃
21
步态切换与过渡
站-走切换 · 走-跑切换 · 方向切换 · 状态机设计
切换状态机
22
步态优化方法
轨迹优化 · 直接配点法 · 序列二次规划 · CMA-ES
优化SQP
23
强化学习步态
RL基础 · 奖励函数 · 仿真环境 · Sim-to-Real迁移
强化学习RL
24
仿真平台搭建
MuJoCo/PyBullet/Isaac Gym · 模型导入 · 传感器 · 可视化
仿真MuJoCo
25
步态评估指标
能耗效率 · 稳定性裕度 · 行走速度 · 关节冲击 · 平滑度
评估指标
26
硬件约束与实现
关节限位 · 力矩限制 · 通信延迟 · 实时性 · 安全保护
硬件约束
27
传感器融合与状态估计
编码器 · IMU · 足端力传感器 · 视觉里程计 · 卡尔曼滤波
传感器估计
28
经典人形机器人案例分析
ASIMO · Atlas · HRP系列 · Walker · Cassie
案例经典
29
步态调试实战
常见问题排查 · 参数调优 · 实验记录 · 故障诊断
实战调试
30
前沿趋势与展望
全身触觉步态 · 软体机器人 · 脑机接口 · 群体协作
前沿趋势