第1章
避障控制概述
什么是避障路径跟踪？为什么需要避障？应用场景（扫地机器人、自动驾驶、无人机）。课程整体知识体系介绍。
概念应用
第2章
坐标系与位姿表示
全局坐标系与局部坐标系、机器人位姿（x, y, θ）、齐次变换矩阵。
数学基础坐标变换
第3章
传感器基础
超声波、激光雷达（LiDAR）、深度相机、里程计。各自的优缺点与适用场景。
传感器选型
第4章
环境感知与障碍物表示
障碍物点云、占据栅格地图（Occupancy Grid Map）、代价地图（Costmap）。
感知地图
第5章
全局路径规划
Dijkstra算法原理、A*算法原理、在栅格地图上的实现。
规划A*
第6章
局部路径规划
动态窗口法（DWA）原理、时间弹性带（TEB）原理、人工势场法（APF）。
DWATEBAPF
第7章
路径跟踪控制基础
纯跟踪（Pure Pursuit）算法、斯坦利（Stanley）控制器。
跟踪控制
第8章
基于模型预测控制（MPC）的路径跟踪
MPC基本原理、在避障中的应用、线性MPC与非线性MPC。
MPC优化
第9章
PID控制在路径跟踪中的应用
位置式PID、增量式PID、参数整定方法。
PID调参
第10章
避障策略
势场法避障、向量场直方图（VFH）、动态窗口法避障。
VFHDWA
第11章
传感器融合
卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）基本原理。
滤波融合
第12章
SLAM与避障
Gmapping、Cartographer、Hector SLAM简介，SLAM构建的地图如何用于避障。
SLAM建图
第13章
ROS机器人操作系统基础
ROS架构、Topic/Service通信、TF坐标变换。
ROS通信
第14章
ROS中的避障导航框架
move_base框架、global_planner与local_planner的配置。
move_base导航
第15章
Gazebo仿真环境搭建
创建仿真世界、添加机器人模型、传感器仿真。
Gazebo仿真
第16章
基于激光雷达的避障仿真
在Gazebo中实现激光雷达避障，数据读取与处理。
LiDARGazebo
第17章
基于深度相机的避障
深度图像处理、V-Rep/CoppeliaSim中的视觉避障。
深度相机视觉
第18章
差速驱动机器人运动学
两轮差速模型、正逆运动学解算、控制指令发布。
运动学差速
第19章
阿克曼转向机器人运动学
自行车模型、前轮转向控制、轨迹生成。
阿克曼转向
第20章
四轮/全向驱动机器人运动学
麦轮/全向轮的运动学模型。
全向麦轮
第21章
动态障碍物避障
速度障碍法（VO）、互惠速度障碍法（RVO）、最优互惠避碰（ORCA）。
VORVOORCA
第22章
多机器人协同避障
编队控制、一致性算法、分布式避障策略。
多机器人协同
第23章
深度强化学习在避障中的应用
DQN、DDPG、PPO算法简介，在仿真环境中的训练。
强化学习DRL
第24章
端到端避障
基于卷积神经网络（CNN）的端到端控制、行为克隆。
CNN端到端
第25章
路径平滑与优化
B样条曲线、贝塞尔曲线、最小 snap 轨迹优化。
平滑优化
第26章
实时性与性能优化
算法复杂度分析、代码优化技巧、嵌入式平台部署。
性能嵌入式
第27章
硬件在环测试
从仿真到实车/实机移植、硬件接口调试、常见问题排查。
HIL移植
第28章
综合项目实战（一）
搭建完整的避障导航系统（基于ROS + Gazebo）。
实战ROS
第29章
综合项目实战（二）
代码实现与调试、参数调优、性能评估。
调试调优
第30章
课程总结与展望
当前技术瓶颈、未来趋势（如具身智能、VLA模型）、学习资源推荐。
总结趋势