课程简介
移动机器人是机器人的重要形态之一，可有效扩大机器人的工作范围和活动空间，替代人到达危险或者不可达到的环境中，因此在工业、农业、家庭、特种等领域有着重要的应用需求。自主移动是移动机器人在各行各业中应用推广的重要发展需求，也是无人驾驶领域所涉及的关键技术，是移动机器人领域的重要研究热点和难点之一。经过多年研究，自主移动技术取得了丰硕的成果，开始逐渐走向实际应用，但在鲁棒性、适应性、智能性等方面仍面临着多方挑战。
本课程主要介绍轮式移动运动学建模以及自主移动所涉及的核心技术，包括导航规划、环境感知、里程估计、自主定位等。通过课程学习，可以了解自主移动方面的基础知识和方法，为学习者开展机器人自主移动方面的应用和研究奠定基础。
课程大纲
移动机器人概述
1.1 移动机器人简介
1.2 主要移动方式
1.3 关键性能和自主移动问题
轮式移动机器人运动学建模
2.1 什么是运动学建模
2.2 主要轮子类型
2.3 轮子排布方式
2.4 基于作用的运动学建模
2.5 基于约束的运动学建模
2.6 轮式移动机动度分析
导航规划之路径规划
3.1 基本概念
3.2 分辨率完备的拓扑连通图构建
3.2.1 行车图法
3.2.2 单元分解法
3.2.3 人工势场法
3.3 路径搜索方法
3.3.1 深度优先法和Dijstra算法
3.3.2 启发式搜索A*算法
3.3.3 蚁群算法
3.4 概率完备的连通图构建
3.4.1 PRM
3.4.2 RRT
3.5 导航规划实践仿真平台介绍
导航规划之避障规划
4.1 Bug算法
4.2 向量势直方图法
4.3 动态窗口法DWA
轨迹规划
5.1 基本概念
5.2 一维轨迹规划
5.2.1 基本一维轨迹
5.2.2 复合一维轨迹
5.3 平面轨迹规划
5.3.1 简介
5.3.2 图形搜索法
5.3.3 参数优化法
5.3.4 反馈控制法
融合导航规划
6.1 传统导航存在问题及混合A star
6.2 弹性带算法
6.3 TEB算法
地图表示与局部地图构建
预备知识：概率表示与计算
7.1 简介
7.2 地图表示方法
7.2.1 点云地图
7.2.2 栅格地图
7.2.3 其他地图表示及发展趋势
7.3 局部地图构建
7.3.1 总述
7.3.2 占用栅格地图构建
7.3.3 高度栅格地图构建
7.3.4 线段特征地图构建
里程估计
8.1 简介和数学定义
8.2 基于运动感知的里程估计
8.3 激光里程计
8.4 视觉里程估计
定位
9.1 简介
9.2 基于外部设备感知的定位
9.3 基于本体感知的定位
9.4 概率架构下控制感知融合自定位问题
9.5 马尔可夫定位公式中的运动模型
9.6 马尔可夫定位公式中的观测模型
马尔可夫自定位求解方法
10.1 简介
10.2 扩展卡尔曼滤波
10.3 粒子滤波方法
10.4 近期定位技术发展及存在问题
同时定位与地图构建
11.1 SLAM问题及发展
11.2 EKFSLAM和FASTSLAM
11.3 图优化SLAM
1.1 移动机器人简介
1.2 主要移动方式
1.3 关键性能和自主移动问题
轮式移动机器人运动学建模
2.1 什么是运动学建模
2.2 主要轮子类型
2.3 轮子排布方式
2.4 基于作用的运动学建模
2.5 基于约束的运动学建模
2.6 轮式移动机动度分析
导航规划之路径规划
3.1 基本概念
3.2 分辨率完备的拓扑连通图构建
3.2.1 行车图法
3.2.2 单元分解法
3.2.3 人工势场法
3.3 路径搜索方法
3.3.1 深度优先法和Dijstra算法
3.3.2 启发式搜索A*算法
3.3.3 蚁群算法
3.4 概率完备的连通图构建
3.4.1 PRM
3.4.2 RRT
3.5 导航规划实践仿真平台介绍
导航规划之避障规划
4.1 Bug算法
4.2 向量势直方图法
4.3 动态窗口法DWA
轨迹规划
5.1 基本概念
5.2 一维轨迹规划
5.2.1 基本一维轨迹
5.2.2 复合一维轨迹
5.3 平面轨迹规划
5.3.1 简介
5.3.2 图形搜索法
5.3.3 参数优化法
5.3.4 反馈控制法
融合导航规划
6.1 传统导航存在问题及混合A star
6.2 弹性带算法
6.3 TEB算法
地图表示与局部地图构建
预备知识：概率表示与计算
7.1 简介
7.2 地图表示方法
7.2.1 点云地图
7.2.2 栅格地图
7.2.3 其他地图表示及发展趋势
7.3 局部地图构建
7.3.1 总述
7.3.2 占用栅格地图构建
7.3.3 高度栅格地图构建
7.3.4 线段特征地图构建
里程估计
8.1 简介和数学定义
8.2 基于运动感知的里程估计
8.3 激光里程计
8.4 视觉里程估计
定位
9.1 简介
9.2 基于外部设备感知的定位
9.3 基于本体感知的定位
9.4 概率架构下控制感知融合自定位问题
9.5 马尔可夫定位公式中的运动模型
9.6 马尔可夫定位公式中的观测模型
马尔可夫自定位求解方法
10.1 简介
10.2 扩展卡尔曼滤波
10.3 粒子滤波方法
10.4 近期定位技术发展及存在问题
同时定位与地图构建
11.1 SLAM问题及发展
11.2 EKFSLAM和FASTSLAM
11.3 图优化SLAM