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双足机器人步态规划与行走控制

共计 30 章节
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01
课程导入
双足机器人步态规划与行走控制的学科定… · 研究意义 · 发展历程与典型应用场景
课程导入双足机器人步态规…
02
双足机器人基础
双足机器人机构学基础 · 包括自由度配置 · 关节类型
双足机器人基础双足机器人机构学…
03
运动学基础
正运动学与逆运动学求解方法 · D-H参数法 · 雅可比矩阵
运动学基础正运动学
04
动力学基础
牛顿-欧拉法 · 拉格朗日法建立双足机器人动力学模型 · 质心动力学
动力学基础牛顿
05
步态基本概念
步态周期 · 步长 · 步频
步态基本概念步态周期
06
稳定性判据
ZMP（零力矩点）原理 · CoM（质心）投影 · FRI（足部旋转指示点）
稳定性判据ZMP
07
步态规划概述
步态规划的目标 · 分类（离线/在线 · 基于模型/基于数据）
步态规划概述步态规划的目标
08
基于ZMP的步态规划
ZMP轨迹生成方法 · 包括多项式插值 · 样条曲线
ZMP基于
09
线性倒立摆模型（LIPM）
LIPM的动力学方程 · 质心轨迹生成 · ZMP与CoM关系
LIPM线性倒立摆模型
10
步态轨迹生成
关节空间轨迹规划方法 · 包括五次多项式 · B样条
步态轨迹生成关节空间轨迹规划…
11
步态模式生成
基于预定义步态模式（如步行 · 跑步 · 转向
步态模式生成基于预定义步态模…
12
在线步态规划
基于传感器反馈的实时步态调整 · 步态相位重置 · 步长调节
线步态规划基于传感器反馈的…
13
步态优化方法
基于优化理论的步态规划 · 包括二次规划（QP） · 非线性优化
步态优化方法基于优化理论的步…
14
基于强化学习的步态学习
利用深度强化学习（如PPO · SAC）训练双足机器人行走策略 · 奖励函数设计
基于强化学习的步…PPO
15
行走控制基础
双足机器人行走控制架构（分层控制 · 集中控制） · 位置控制
行走控制基础双足机器人行走控…
16
ZMP控制
基于ZMP的行走控制方法 · 包括ZMP补偿 · CoM轨迹跟踪
ZMP控制
17
质心控制
基于质心动力学的控制方法 · 质心位置与姿态控制 · 角动量控制
质心控制基于质心动力学的…
18
全身控制（WBC）
全身动力学控制框架 · 任务优先级 · 二次规划求解
WBC全身控制
19
基于模型预测控制（MPC）的行走控制
MPC在步态控制中的应用 · 预测模型 · 约束处理
MPC基于模型预测控制
20
抗扰动与平衡控制
外力扰动下的平衡恢复策略 · 包括捕获点控制 · 步态调整
抗扰动平衡控制
21
仿真环境与工具
常用仿真平台（如Webots · Gazebo · MuJoCo
仿真环境工具
22
硬件平台与传感器
典型双足机器人硬件（如HRP · Atlas · Cassie）
硬件平台传感器
23
步态实验与数据采集
实验设计 · 步态数据采集方法 · 数据处理与特征提取
步态实验数据采集
24
案例实战
基于仿真平台搭建双足机器人模型 · 实现静态步行（如平地行走）的步态规划…
案例实战基于仿真平台搭建…
25
案例实战
在仿真中实现基于ZMP的闭环行走控制 · 加入扰动并调整步态参数以保持稳定
案例实战ZMP
26
案例实战
使用MPC或强化学习实现动态行走 · 对比不同方法的性能与鲁棒性
案例实战MPC
27
常见问题与调试
步态规划与控制中的常见问题（如抖动 · 漂移 · 摔倒）
常见问题调试
28
前沿进展与趋势
双足机器人步态规划与控制的最新研究（… · 模仿学习 · 全身智能控制）
前沿进展趋势
29
综合项目
设计一个完整的双足机器人行走任务（如… · 避障行走） · 从步态规划
综合项目设计一个完整的双…
30
课程总结与进阶路径
核心知识点回顾 · 学习资源推荐 · 进阶研究方向（如动态行走
课程总结进阶路径