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机器人运动学建模与仿真验证

📚 共计 30 章节

机器人运动学基础

坐标系与变换矩阵 · 刚体运动描述 · 齐次坐标与齐次变换

变换矩阵齐次坐标

正运动学建模

Denavit-Hartenberg参数法 · 连杆坐标系建立 · 正运动学方程推导

D-H参数连杆坐标

逆运动学求解

解析法与数值法 · Pieper准则 · 雅可比矩阵与奇异性分析

解析法雅可比

速度与静力学

速度雅可比矩阵 · 力雅可比矩阵 · 静力平衡与对偶关系

速度雅可比静力

动力学建模

牛顿-欧拉法 · 拉格朗日法 · 惯性矩阵与科里奥利力

牛顿-欧拉拉格朗日

关节空间轨迹规划 · 笛卡尔空间轨迹规划 · 多项式插值与B样条

运动控制基础

PID控制 · 前馈控制 · 计算力矩控制

ROS与机器人仿真

URDF模型构建 · Gazebo仿真环境搭建 · Rviz可视化

移动机器人运动学

差速驱动模型 · 阿克曼转向模型 · 全向轮模型

差速阿克曼

运动规划算法

A*算法 · Dijkstra算法 · RRT与RRT*算法

传感器融合与状态估计

卡尔曼滤波 · 扩展卡尔曼滤波 · 粒子滤波

卡尔曼粒子滤波

机器人操作系统(ROS2)

节点通信 · 话题与服务 · 动作与参数

运动学标定

参数辨识 · 最小二乘法 · 标定实验设计

标定最小二乘

冗余自由度机器人

冗余度分析 · 梯度投影法 · 任务优先级控制

冗余梯度投影

力控制与柔顺控制

阻抗控制 · 导纳控制 · 力位混合控制

阻抗力位混合

移动机器人定位

里程计模型 · AMCL算法 · EKF-SLAM

路径跟踪控制

纯追踪算法 · Stanley算法 · 模型预测控制(MPC)

多机器人协同

编队控制 · 一致性算法 · 分布式规划

编队一致性

机器人视觉与运动

手眼标定 · 视觉伺服 · 深度相机应用

手眼标定视觉伺服

强化学习在运动控制中的应用

DDPG · PPO · SAC算法

四足机器人运动学

步态规划 · 摆动腿与支撑腿控制 · 稳定性判据

步态稳定性

飞行机器人运动学

四旋翼动力学 · 姿态控制 · 位置控制

四旋翼姿态

水下机器人运动学

六自由度模型 · 水动力系数 · 深度与航向控制

水下六自由度

软体机器人运动学

连续体建模 · 分段常曲率模型 · 驱动映射

软体常曲率

人形机器人运动学

ZMP稳定性 · 步行模式生成 · 全身运动控制

机器人运动学仿真工具

MATLAB Robotics Toolbox · PyBullet · CoppeliaSim

运动学性能分析

工作空间分析 · 灵巧度指标 · 可操作度椭球

工作空间灵巧度

机器人安全与碰撞检测

安全距离计算 · 碰撞检测算法 · 力限制策略

安全碰撞检测

运动学在工业中的应用

焊接、装配、搬运、喷涂的轨迹规划

工业轨迹规划

前沿趋势与挑战

学习型运动学 · 数字孪生 · 人机协作安全运动规划

数字孪生人机协作