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人形机器人设计原理 仿人机器人系统架构

共计 30 章节
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01
课程导入
人形机器人发展历程 · 典型产品（如ASIMO · Atlas
课程导入人形机器人发展历…
02
人形机器人总体架构
机械本体 · 传感系统 · 控制系统
人形机器人总体架…机械本体
03
仿生学基础
人体运动学与动力学特征 · 关节自由度分配 · 步态周期与平衡机制
仿生学基础人体运动学
04
运动学建模
D-H参数法 · 正运动学与逆运动学求解 · 雅可比矩阵及其在人形机器人中的应用
运动学建模D-H
05
动力学建模
牛顿-欧拉法 · 拉格朗日法 · 关节力矩计算
动力学建模牛顿
06
驱动系统设计
电机选型（直流无刷 · 伺服） · 液压驱动
驱动系统设计电机选型
07
传感系统集成
关节编码器 · IMU · 力/力矩传感器
传感系统集成关节编码器
08
控制系统架构
分层控制（任务层 · 规划层 · 执行层）
控制系统架构分层控制
09
步态规划
静态步行与动态步行 · ZMP（零力矩点）理论 · 步态生成方法（基于轨迹
步态规划静态步行
10
平衡控制
PID控制 · LQR控制 · 模型预测控制（MPC）
平衡控制PID
11
全身运动控制
全身动力学控制（WBC） · 任务空间控制 · 力位混合控制
全身运动控制WBC
12
感知与状态估计
卡尔曼滤波 · 扩展卡尔曼滤波 · 粒子滤波
感知状态估计
13
环境交互与操作
机械臂与灵巧手设计 · 抓取规划 · 力控制
环境交互操作
14
能源与热管理
电池选型与能量管理 · 电源分配 · 散热设计
能源热管理
15
仿真与数字孪生
常用仿真工具（MuJoCo · Gazebo · PyBullet）
仿真数字孪生
16
硬件在环测试
实时仿真 · 硬件接口 · 故障注入
硬件环测试
17
案例实战
基于开源平台（如NAO · Pepper · Walker）搭建简单人形机器人系统
案例实战NAO
18
案例实战
实现静态站立与抗扰动平衡控制（基于Z…
案例实战实现静态站立
19
案例实战
实现平面行走步态规划与仿真验证
案例实战实现平面行走步态…
20
案例实战
基于视觉的目标识别与跟随（结合深度相…
案例实战基于视觉的目标识…
21
案例实战
机械臂抓取与放置任务（力控制与轨迹规…
案例实战机械臂抓取
22
常见问题
运动学奇异点处理 · 逆解多解选择 · 计算实时性优化
常见问题运动学奇异点处理
23
常见问题
传感器噪声与漂移 · IMU校准 · 力传感器零点漂移
常见问题传感器噪声
24
常见问题
步态失稳原因分析 · 摔倒检测与保护策略
常见问题步态失稳原因分析
25
常见问题
系统集成中的通信延迟 · 同步问题 · 电磁干扰
常见问题系统集成
26
综合提升
多模态感知融合（视觉+力觉+惯性）在…
综合提升多模态感知融合
27
综合提升
基于强化学习的步态与平衡控制（PPO · SAC）及仿真训练
综合提升PPO
28
综合提升
人形机器人在工业 · 服务 · 救援等场景的系统设计与部署
综合提升人形机器人
29
综合提升
安全性与可靠性设计（冗余设计 · 故障诊断 · 容错控制）
综合提升安全性
30
课程总结与项目实战
综合设计一个完整的人形机器人系统（从… · 并展望未来趋势
课程总结项目实战