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人形机器人系统架构与运动控制设计

共计 30 章节
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01
课程导入
人形机器人发展历程 · 应用前景 · 课程目标与学习路径
课程导入人形机器人发展历…
02
人形机器人总体架构
硬件系统 · 软件系统 · 感知-决策-执行闭环的层次划分
人形机器人总体架…硬件系统
03
机械本体设计
关节类型 · 自由度配置 · 连杆参数与人体运动学类比
机械本体设计关节类型
04
驱动与传动系统
电机选型 · 减速器 · 弹性驱动
驱动传动系统
05
感知系统基础
视觉 · 力觉 · 惯性测量单元
感知系统基础视觉
06
嵌入式与计算平台
实时控制单元 · 高性能计算单元 · 通信总线与同步机制
嵌入式计算平台
07
软件架构与中间件
ROS/ROS2 · 实时操作系统 · 模块化设计与数据流管理
软件架构间件
08
运动学基础
刚体变换 · 旋转矩阵 · 欧拉角
运动学基础刚体变换
09
正运动学建模
D-H参数法 · 指数积公式 · 足端与手端位姿计算
正运动学建模D-H
10
逆运动学求解
解析法 · 数值法（雅可比迭代） · 多解选择与奇异规避
逆运动学求解解析法
11
雅可比矩阵与静力映射
速度运动学 · 力/力矩传递 · 可操作度分析
雅可比矩阵静力映射
12
动力学建模
牛顿-欧拉法 · 拉格朗日法 · 质量矩阵
动力学建模牛顿
13
轨迹规划基础
关节空间与笛卡尔空间轨迹 · 多项式插值 · 梯形速度曲线
轨迹规划基础关节空间
14
步态规划
双足步态周期 · 支撑相与摆动相 · 步态参数（步长
步态规划双足步态周期
15
ZMP稳定性理论
零力矩点定义 · 稳定区域 · ZMP与CoM关系
ZMP稳定性理论
16
线性倒立摆模型
LIPM建模 · CoM轨迹生成 · 步态切换与速度调节
线性倒立摆模型LIPM
17
预览控制与模型预测控制
基于ZMP的预览控制 · MPC步态优化与约束处理
预览控制模型预测控制
18
全身运动控制
任务空间控制 · 优先级控制 · 二次规划（QP）与全身动力学
全身运动控制任务空间控制
19
力/位混合控制
阻抗控制 · 导纳控制 · 力控关节与柔顺行走
位混合控制阻抗控制
20
平衡控制
姿态反馈 · 踝关节策略 · 髋关节策略
平衡控制姿态反馈
21
行走仿真与硬件在环
仿真环境（MuJoCo · PyBullet · Gazebo）
行走仿真硬件
22
案例实战
基于开源平台（如Unitree · Atlas仿真）搭建基础行走控制
案例实战Unitree
23
案例实战
实现静态站立平衡与抗扰动控制（推力恢…
案例实战实现静态站立平衡
24
案例实战
实现平面行走的步态规划与ZMP跟踪控…
案例实战ZMP
25
案例实战
上下坡与台阶行走的步态调整与稳定性增…
案例实战上下坡
26
常见问题
模型失配 · 参数整定 · 传感器噪声
常见问题模型失配
27
常见问题
奇异位形 · 关节限位 · 自碰撞规避与安全保护机制
常见问题奇异位形
28
性能评估与调试
运动精度 · 能耗 · 稳定性指标
性能评估调试
29
前沿趋势
强化学习在运动控制中的应用 · 端到端学习 · 仿生驱动与软体结构
前沿趋势强化学习
30
综合项目
设计一个完整的人形机器人行走控制方案 · 从建模到仿真验证并撰写报告
综合项目设计一个完整的人…