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机器人运动控制精讲

共计 30 章节

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学习目标 · 核心概念 · 整体框架

课程导入学习目标

机器人运动学基础

刚体位姿描述 · 旋转矩阵 · 欧拉角

机器人运动学基础刚体位姿描述

D-H参数法 · 建立连杆坐标系 · 求解末端执行器位姿

正运动学D-H

解析法 · 几何法 · 数值迭代法（如牛顿-拉夫森法）

逆运动学解析法

速度运动学

雅可比矩阵的定义 · 计算与物理意义 · 分析奇异性

速度运动学雅可比矩阵的定义

加速度与动力学基础

牛顿-欧拉方程 · 拉格朗日方程 · 惯性矩阵

加速度动力学基础

关节空间与笛卡尔空间轨迹生成 · 多项式插值 · 梯形速度曲线

轨迹规划关节空间

时间最优 · 能量最优 · 冲击最小化

轨迹优化时间最优

运动控制架构

集中式 · 分布式 · 分层控制

运动控制架构集中式

PID控制基础

位置环 · 速度环 · 电流环

PID控制基础

前馈控制与复合控制

基于模型的前馈补偿 · 速度/加速度前馈 · 提高跟踪精度和动态响应

前馈控制复合控制

滑模控制 · H∞控制 · 扰动观测器

鲁棒控制滑模控制

自适应控制

模型参考自适应 · 自校正控制 · 在线参数估计与调整

自适应控制模型参考自适应

非线性控制

反馈线性化 · 反步法 · 李雅普诺夫稳定性分析

非线性控制反馈线性化

力/位混合控制

阻抗控制 · 导纳控制 · 力位混合策略

位混合控制阻抗控制

视觉伺服控制

基于位置的视觉伺服 · 基于图像的视觉伺服 · 混合视觉伺服

视觉伺服控制基于位置的视觉伺…

移动机器人运动学

轮式 · 履带式 · 足式机器人运动模型

移动机器人运动学轮式

移动机器人控制

轨迹跟踪 · 路径跟踪 · 点镇定

移动机器人控制轨迹跟踪

无人机运动控制

四旋翼动力学模型 · 姿态控制 · 位置控制

无人机运动控制四旋翼动力学模型

足式机器人控制

步态规划 · 零力矩点（ZMP） · 虚拟模型控制

足式机器人控制步态规划

冗余与奇异处理

冗余度分解 · 任务优先级控制 · 奇异鲁棒逆解

冗余奇异处理

多机器人协同控制

主从控制 · 编队控制 · 一致性算法

多机器人协同控制主从控制

运动控制中的实时系统

实时操作系统（RTOS） · 控制周期抖动 · 任务调度

运动控制实时系统

运动控制硬件与驱动

伺服电机 · 步进电机 · 无刷直流电机

运动控制硬件驱动

运动控制软件框架

ROS/ROS2 · Orocos · PLCopen

运动控制软件框架ROS/ROS2

六轴机械臂的轨迹跟踪控制 · 从运动学建模到PID+前馈控制实现 · 并分析误差来源

案例实战六轴机械臂的轨迹…

移动机器人路径跟踪与避障 · 结合激光雷达和里程计 · 实现基于MPC的运动控制

案例实战移动机器人路径跟…

四旋翼无人机自主飞行控制 · 包括姿态环 · 位置环

案例实战四旋翼无人机自主…

常见问题与调试

控制发散 · 振荡 · 跟踪误差大

常见问题调试

综合提升与前沿

学习路线 · 仿真工具（MATLAB/Simuli… · Gazebo

综合提升前沿