机器人学习记录

最近对机器人比较感兴趣，打算利用业余时间学习机器人相关的东西。首先先上B站找一个学习资源，周末选了选，大概选了2个学习资源。第一个是华中科技大学的《机器人学：建模、控制与视觉》 ，第二个是清华大学的《ROS2机器人基础》

1. 学习资源

课程的PDF

• https://pan.baidu.com/s/1efY-GIYqYNwqsAlETa5N1Q?pwd=a5ed 提取码: a5ed

课程的资源

• https://pan.baidu.com/s/1RznZke926eH2_-HZmNWkfg?pwd=kcg5 提取码: kcg5

2. 学习计划

计划通过一个月的时间学习华中科技大学的机器人学，然后再通过一个月的时间学习ROS2机器人基础，目标是先打造一个你能动的人形机器人，硬件成本计划用5000块

3. 《机器人学》

《机器人学 建模、控制与视觉》一级目录及核心内容简介表

章节序号	章节名称	核心内容简介
1	第1章 概述	介绍机器人的内涵（操作臂、海陆空机器人、人机共融机器人三大子集）、应用领域（工业、服务、极端环境作业等）及发展历程；阐述机器人学的研究展望，包括机动性与操作性、智能驾驶与智能互联、感知与智能、人体模型与脑模型、人机共融等方向。
2	第2章 机器人机构	系统讲解机器人机构的核心组成，包括运动副（低副、高副分类及特性）、串联/并联机器人机构（Stewart平台、Delta机构等）、机器人手爪（夹持式、多关节多指、顺应手爪）、探测车悬架机构、多足步行机器人机构，以及RV减速器和谐波减速器的结构与传动原理。
3	第3章 位姿描述和齐次变换	阐述刚体位姿的数学描述方法，包括位置矢量、旋转矩阵（旋转群SO(3)）、齐次坐标与齐次变换矩阵（刚体变换群SE(3)）；介绍运动算子（平移、旋转）、欧拉角与RPY角、旋转变换通式，以及位姿综合的相容性、独立性与完备性条件。
4	第4章 刚体速度和静力	引入线矢量（Plucker坐标、r-积），分析微分转动与角速度、微分运动与运动旋量（李代数se(3)）；阐述螺旋运动的数学表达与矩阵指数映射；讲解力旋量的伴随变换、多指抓取模型，以及运动旋量与力旋量的对偶关系。
5	第5章 操作臂运动学	基于D-H方法建立连杆参数与坐标系，推导连杆变换矩阵与运动学方程（以SCARA、PUMA560机器人为例）；介绍运动学反解的几何法、代数法，以及指数积（POE）公式；讨论运动学方程的自动生成与反解子问题（旋转综合、多轴旋转反解等）。
6	第6章 操作臂的雅可比矩阵	分析操作臂的速度传递（速度雅可比矩阵）、静力传递（力雅可比矩阵）；讨论逆雅可比矩阵与奇异性、操作臂灵巧性指标；介绍余度机器人、刚度与柔度分析，以及误差标定与补偿方法。
7	第7章 操作臂动力学	概述操作臂动力学，讲解质点系与单刚体动力学基础；推导基于拉格朗日方程、牛顿-欧拉递推的操作臂动力学方程；介绍基于指数积的牛顿-欧拉方法，以及关节空间/操作空间动力学与动力学性能指标。
8	第8章 轨迹生成	分析轨迹规划的一般性问题，介绍关节空间轨迹插值（多项式插值）、笛卡儿空间轨迹规划（四元数直线轨迹）；讨论轨迹的实时生成方法，以及全覆盖路径规划的“在线式”与“离线式”算法。
9	第9章 操作臂的轨迹控制	分解二阶线性系统控制器，建立单关节建模与控制模型；讲解操作臂的非线性控制、多关节控制策略；分析工业机器人集中控制、分解运动控制、基于直角坐标的控制，以及李雅普诺夫稳定性分析方法。
10	第10章 机器人的力控制	概述力控制的应用场景，介绍力矩传感器原理；分析约束运动与约束坐标系，讲解控制规律分解方法；讨论间接力控制（阻抗控制）、直接力控制策略，以及力与位姿控制的互补空间关系。
11	第11章 运动规划	引入C空间（配置空间）概念，介绍无碰撞运动规划方法（广义维罗尼图法、单元分解法）；讲解基于采样的运动规划（PRM、RRT）、人工势函数法与导航函数，以及多约束下的路径优化策略。
12	第12章 协调控制	概述协调控制的研究意义，建立双臂协调运动的约束关系与关节力矩计算模型；分析多指手爪的运动学与抓取稳定性（形封闭、力封闭）；讨论多指抓取规划与协调控制策略，以及多机器人协同作业的关键技术。
13	第13章 自适应控制	介绍模型参考自适应控制（MRAC）、自校正自适应控制原理；讲解自适应扰动控制、PD自适应控制、自适应阻抗控制策略；分析自适应鲁棒性联合控制、直角坐标空间自适应控制，以及自学习控制方法。
14	第14章 视觉图像处理	讲解图像传感器与机器视觉系统构成，介绍图像几何变换与相机成像模型；分析空间滤波（平滑、锐化）、频域滤波（傅里叶变换）；讨论图像分割（阈值、边缘检测）、特征提取（角点、纹理）、图像匹配与拼接技术。
15	第15章 视觉运动控制	介绍视觉标定（内参、外参标定）、立体视觉（视差计算、三维重建）；讲解视觉检测（缺陷检测、尺寸测量）、视觉跟踪（目标匹配、运动预测）；分析视觉伺服控制（位置伺服、图像伺服），以及视觉导航的关键技术。
16	第16章 轮式移动机器人	概述轮式移动机器人的分类与应用，建立运动学建模（非完整约束）、动力学建模（惯性力、摩擦力）；介绍定位方法（里程计、激光雷达SLAM、ICP算法）；讨论SLAM技术（地图构建与定位同步）、导航策略（路径规划、避障）。
17	第17章 飞行机器人	介绍飞行机器人的系统构成（机身、动力、控制、感知），建立动力学模型（气动特性、姿态动力学）；讲解自主飞行控制系统（姿态控制、高度控制）；分析GPS定位、视觉里程计（无GPS环境），以及提升续航能力的技术（能源管理、气动优化）。

总共17章，内容比较多，学习计划如下：

学习阶段	天数范围	每日学习章节	说明（章节特点与学习重点）
基础入门阶段	第1-3天	第1天：第1章（概述） 第2-3天：第2章（机器人机构）	第1章偏概念介绍，内容浅显，1天可掌握；第2章涉及运动副、机构分类（串联/并联）、减速器原理，篇幅较长，需2天消化
理论推导阶段（一）	第4-9天	第4-5天：第3章（位姿描述和齐次变换） 第6-7天：第4章（刚体速度和静力） 第8-9天：第5章（操作臂运动学）	这3章是机器人学的数学基础，涉及旋转群、齐次变换、运动旋量等核心理论，推导过程多，需每章用2天，重点练公式推导和案例计算
核心技术阶段（一）	第10-16天	第10天：第6章（操作臂的雅可比矩阵） 第11-12天：第7章（操作臂动力学） 第13天：第8章（轨迹生成） 第14-15天：第9章（操作臂的轨迹控制） 第16天：第10章（机器人的力控制）	第6章、第8章、第10章内容相对聚焦（速度传递、轨迹规划、力控策略），1天/章；第7章（动力学）、第9章（轨迹控制）涉及复杂建模与控制策略，需2天/章
核心技术阶段（二）	第17-22天	第17天：第11章（运动规划） 第18-19天：第12章（协调控制） 第20-21天：第13章（自适应控制） 第22天：回顾第6-13章核心公式	第11章（运动规划）偏算法介绍，1天可学；第12章（协调控制）、第13章（自适应控制）涉及多机器人协作、鲁棒控制策略，需2天/章；最后1天回顾核心公式，避免遗忘
应用实践阶段	第23-30天	第23-24天：第14章（视觉图像处理） 第25天：第15章（视觉运动控制） 第26-27天：第16章（轮式移动机器人） 第28天：第17章（飞行机器人） 第29-30天：梳理全书框架+补充附录查阅	第14章（视觉图像处理）涉及滤波、分割等基础算法，需2天；第15-17章偏应用（视觉控制、移动/飞行机器人建模），内容相对直观，1天/章；最后2天梳理“建模-控制-视觉”三大模块逻辑，附录（符号/术语对照）穿插查阅即可

关键说明：

1. 进度灵活调整：若某章节（如第7章“操作臂动力学”、第13章“自适应控制”）推导难度超出预期，可适当延长1天，从后续简单章节（如第8章“轨迹生成”、第17章“飞行机器人”）中压缩时间，确保整体30天内完成；
2. 学习优先级：正文17章为核心，附录A（符号与术语）、附录B（中英文对照）可在学习对应章节时同步查阅（如学第3章时查附录A的“SO(3)/SE(3)”符号定义），无需单独占用时间；
3. 效率提升技巧：每章学习后花30分钟整理“核心公式/图表”（如第3章的齐次变换矩阵、第5章的D-H参数表），避免后期重复翻书，也便于复习。

按此规划，平均每天学习“0.5-1章”，既能保证基础章节的快速入门，也能给核心理论章节留出足够的推导和理解时间，30天内可完整掌握教材核心内容。

暂定的学习计划，先学一个星期再说，没人指导，也只能边学边修改。

以前每次学习新东西都是虎头蛇尾，因此想建立一个机器人知识学习的微信群，有想一起学习兄弟姐妹可以加微信群一起学习，互相监督，互相讨论哈。

有想加入的给我发私信，我拉进群。💪