01
坐标变换基础
为什么机器人需要坐标变换？从世界坐标系到机器人坐标系的映射关系。
映射世界系
02
旋转矩阵
二维旋转矩阵推导、三维旋转矩阵、旋转矩阵的性质与正交性。
正交SO(3)
03
欧拉角
欧拉角的定义、万向锁问题、不同旋转顺序的影响。
万向锁顺序
04
四元数
四元数的数学基础、四元数与旋转矩阵的转换、四元数插值。
插值SLERP
05
齐次变换矩阵
平移与旋转的统一表示、齐次坐标、变换矩阵的链式法则。
4x4链式
06
TF树基础
ROS中的TF树概念、TF消息格式、静态与动态变换。
ROS静态TF
07
TF2库实战
C++/Python中的TF2 API、监听与广播变换、tf2_ros的使用。
API广播
08
坐标变换可视化
Rviz中的TF显示、调试坐标变换的常见技巧。
Rviz可视化
09
运动学中的变换
正运动学与逆运动学中的坐标变换、DH参数法。
DH运动学
10
传感器坐标标定
相机-激光雷达联合标定、手眼标定原理。
标定手眼
11
多传感器融合中的变换
IMU与里程计的坐标对齐、时间戳同步问题。
IMU时间同步
12
路径规划中的变换
全局路径与局部路径的坐标系转换、代价地图的坐标管理。
代价地图全局/局部
13
SLAM中的变换
前端里程计与后端优化的坐标变换、回环检测的坐标校正。
SLAM回环
14
坐标系精度问题
变换矩阵的数值误差、累积误差分析与补偿。
数值误差补偿
15
调试工具
tf_echo、view_frames、tf_monitor等命令行工具的使用。
命令行诊断
16
坐标变换的单元测试
使用rostest编写变换测试用例、常见bug模式。
rostest测试
17
多机器人协同中的变换
多机器人共享地图的坐标对齐、相对定位。
多机协同
18
GPS与UTM坐标变换
经纬度到UTM的转换、GPS与局部地图的融合。
GPSUTM
19
点云处理中的变换
点云配准（ICP）中的坐标变换、体素滤波与变换。
ICP点云
20
图像坐标系变换
相机内参矩阵、像素坐标到世界坐标的转换。
内参投影
21
时间戳管理
变换的时间插值、时间旅行问题、缓存机制。
插值缓存
22
动态变换
移动物体上的坐标变换、动态TF广播的实现。
动态广播
23
坐标变换的性能优化
变换树的缓存策略、多线程安全。
缓存多线程
24
仿真中的变换
Gazebo中的坐标变换、仿真与实车的坐标差异。
Gazebo仿真
25
坐标系约定
REP-105标准、ENU与NED坐标系、右手定则。
REP-105ENU
26
异常处理
变换丢失、循环依赖、父坐标系不存在等常见错误。
异常循环依赖
27
坐标变换的日志与调试
打印变换矩阵、记录变换历史。
日志调试
28
高级话题
李群与李代数在坐标变换中的应用、SE(3)与so(3)。
李群SE(3)
29
实战案例1：AGV导航
基于激光雷达的AGV导航中的坐标变换调试。
AGV激光雷达
30
实战案例2：无人机编队
无人机编队飞行中的多机坐标变换与同步。
无人机编队