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机械臂时间最优轨迹与路径规划

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程结构 · 机械臂轨迹规划与路径规划的区别与联系
课程导入学习目标
02
机械臂运动学基础
正运动学与逆运动学 · DH参数 · 关节空间与笛卡尔空间
机械臂运动学基础正运动学
03
机械臂动力学基础
牛顿-欧拉与拉格朗日方程 · 关节力矩 · 惯性矩阵
机械臂动力学基础牛顿
04
路径规划与轨迹规划概念
路径定义 · 轨迹定义 · 路径点与插值
路径规划轨迹规划概念
05
关节空间轨迹规划
多项式插值 · 梯形速度规划 · S型速度规划
关节空间轨迹规划多项式插值
06
笛卡尔空间轨迹规划
直线 · 圆弧 · 样条路径生成
笛卡尔空间轨迹规…直线
07
时间最优轨迹规划问题定义
目标函数 · 约束条件（关节限位 · 速度
时间最优轨迹规划…目标函数
08
时间最优轨迹规划经典方法
基于动力学的时间最优轨迹（TOPP） · 数值积分法 · 凸优化方法
时间最优轨迹规划…TOPP
09
时间最优路径参数化（TOPP）
路径参数s · 动力学转换 · 时间缩放
TOPP时间最优路径参数…
10
数值积分法（TOPP-RA）
算法原理 · 可达性分析 · 积分过程
TOPP-RA数值积分法
11
凸优化方法
线性规划 · 二次规划 · SOCP在时间最优轨迹中的应用
凸优化方法线性规划
12
动态规划与图搜索方法
离散化状态空间 · 最短时间路径搜索 · A*与Dijkstra在轨迹规划中的…
动态规划图搜索方法
13
基于采样的路径规划
PRM · RRT · RRT*在机械臂路径规划中的应用
基于采样的路径规…PRM
14
基于优化的路径规划
轨迹优化 · 避障约束 · 平滑性目标
基于优化的路径规…轨迹优化
15
避障路径规划
构型空间障碍物建模 · 碰撞检测 · C空间与工作空间
避障路径规划构型空间障碍物建…
16
时间最优轨迹与路径规划的耦合
路径规划与轨迹规划的分层架构 · 迭代优化 · 联合优化
时间最优轨迹路径规划的耦合
17
考虑执行器约束的时间最优
电机力矩限制 · 速度限制 · 加速度限制
考虑执行器约束的…电机力矩限制
18
考虑奇异点与关节极限
奇异点规避 · 关节限位处理 · 冗余机械臂的优化
考虑奇异点关节极限
19
鲁棒时间最优轨迹
参数不确定性 · 负载变化 · 模型误差
鲁棒时间最优轨迹参数不确定性
20
实时轨迹规划
在线规划 · 滚动时域优化 · 计算效率
实时轨迹规划线规划
21
多机械臂协同轨迹规划
多臂协调 · 时间同步 · 避碰
多机械臂协同轨迹…多臂协调
22
案例实战
使用MATLAB/Python实现关…
案例实战MATLAB/Pytho…
23
案例实战
基于TOPP-RA算法实现给定路径的…
案例实战TOPP-RA
24
案例实战
使用RRT*进行避障路径规划并生成时…
案例实战RRT
25
案例实战
基于凸优化（CVX）实现时间最优轨迹…
案例实战CVX
26
案例实战
在ROS中实现机械臂轨迹规划与仿真验…
案例实战ROS
27
常见问题与调试
轨迹不连续 · 力矩超限 · 求解失败
常见问题调试
28
性能评估与对比
不同算法的时间最优性 · 计算复杂度 · 鲁棒性
性能评估对比
29
前沿进展
学习型轨迹规划 · 强化学习 · 模型预测控制（MPC）在时间最优中的…
前沿进展学习型轨迹规划
30
综合项目实战
从任务描述到路径规划 · 轨迹生成 · 仿真验证的完整流程
综合项目实战从任务描述到路径…