ai-robot-zhangxiao
🤖 AI 机器人课程实践仓库 - AIRobot
💡 项目简介：本仓库记录了在 Ubuntu / WSL2 环境下，围绕 ROS2、PyBullet 仿真平台与 Docker 容器技术展开的 AI 机器人全栈开发学习历程。核心涵盖机器人底盘控制、四足机器人 Trot 步态算法、以及智能机器人系统所必需的数学与视觉算法基石。
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👨🎓 学生与学术信息
| 基础项目 | 详细内容 | ||
|---|---|---|---|
| 姓名 (Name) | zhangxiao | 张孝 | 장효 |
| 学号 (Student ID) | 20242032 | ||
| 项目周期 (Timeline) | 2026-03-11 ~ 至今 |
💻 统一开发环境 (Environment)
| 组件/工具 | 技术选型与版本 | 作用说明 |
|---|---|---|
| 操作系统 | Windows 11 + WSL2 / Ubuntu 22.04 LTS | 核心开发与运行环境 |
| 机器人操作系统 | ROS2 Humble Hawksbill | 节点通信与分布式控制框架 |
| 集成开发环境 | VSCode + WSL 远程扩展 | 代码编写、调试与版本控制 |
| 物理仿真平台 | PyBullet Simulation | 四足机器人物理引擎与动力学仿真 |
| 容器与虚拟化 | Docker 🚀 | 保证开发环境跨平台的一致性与快速部署 |
| 远程连接 | Tailscale + Termius | 移动端/异地远程调试及控制 |
📚 课程目录与核心作业 (Curriculum & Homework)
这里记录了每周的课程要点与实践成果。点击 📂 即可跳转至对应周次的详细作业、代码及推导报告：
🛠️ 阶段一：Linux 基础与 ROS2 机器人入门
- Week 02 - Ubuntu 与 ROS2 环境安装
- 安装 Ubuntu 系统、配置 ROS2 Humble 软件源、成功运行
Turtlesim小乌龟。 - 📂 查看 Week 02 作业 (注: 对应 week01 目录)
- 安装 Ubuntu 系统、配置 ROS2 Humble 软件源、成功运行
- Week 03 - 小乌龟运动控制实践
- 深入 ROS2 节点通信，控制小乌龟实现几何画圆与平滑轨迹控制。
- 📂 查看 Week 03 作业
- Week 04 - 机器狗基础控制与几何绘制
- 启动、放倒机器狗底盘，编写 ROS2 节点控制小乌龟绘制精准正方形。
- 📂 查看 Week 04 作业
- Week 05 - ROS2 核心运动控制
- 进阶控制，编写通用几何轨迹发布器（画圆、画线控制）。
- 📂 查看 Week 05 作业
- Week 06 - 全景监控系统集成
- 编译并运行
ros2_ws工作空间项目，打通传感器数据链路实现全景监控。 - 📂 查看 Week 06 作业
- 编译并运行
- Week 07 - 规范化代码管理
- 重构与整理 Git 仓库结构，优化大文件及历史提交记录。
- 📂 查看 Week 07 作业
🧠 阶段二：工业级工程容器化与智能算法基石
- Week 08 - Docker 机器人环境配置
- 编写 Dockerfile，在容器内隔离运行 ROS2 并在宿主机 X11 转发成功显示小乌龟。
- 📂 查看 Week 08 作业
- Week 09 - 智能基石：从线性代数到智能机器人系统
- 🪐 本周专注于智能机器人的“数学灵魂”与算法闭环，包含以下核心模块：
- 线性代数底层：坐标空间变换、旋转矩阵、四元数、特征值与 SVD 分解。
- 机器人运动学：DH 参数法、正运动学（FK）与逆运动学（IK）雅可比矩阵迭代求解。
- 计算机视觉数学：针孔相机模型、内外参矩阵、对极几何与双目三维重建。
- 路径规划算法：基于图搜索的 $A^$ 算法、基于随机采样的 RRT/RRT 与局部避障。
- 📂 查看 Week 09 算法专题作业
- 🪐 本周专注于智能机器人的“数学灵魂”与算法闭环，包含以下核心模块：
- Week 010 - 虚拟机目录挂载优化
- 绑定镜像文件目录，配置高级虚拟机共享文件目录，优化资源传输效率。
- 📂 查看 Week 10 作业
- Week 11 - 开发环境系统镜像提交
- 打包当前配置完整的 Ubuntu 运行环境，提交并发布一键部署镜像。
- 📂 查看 Week 11 作业
🐕 阶段三：四足仿生机器人控制与远程运维
- Week 12 - PyBullet 四足机器人 Trot 步态实现
- 建立四足机器人物理模型，编写基于 VMC（虚拟模型控制）或静力学的小跑步态（Trot Gait）算法。
- 实现机器狗在复杂地形下的姿态平衡控制与高稳定性行走。
- 📂 查看 Week 12 步态作业
- Week 13 - Tailscale 虚拟局域网与 WSL 远程连接
- 在 WSL 中部署 Tailscale 节点，打破内网限制。
- 使用手机端 Termius 远程 SSH 连接 WSL 终端，实现随时随地远程调参和运行程序。
- 📂 查看 Week 13 作业
- **Week 14 - 实现一个支持手机远程控制和自主探索迷宫的小乌龟机器人系统。
- 通过手机浏览器访问控制网页；。
- 基于经典巡墙算法（Wall Following）自主探索迷宫的小乌龟机器人。
-
📂 查看 Week 14 作业
🛠️ 技术栈总览 (Tech Stack)
```text ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ 🚀 机器人开发: ROS2 (Humble) / Gazebo / PyBullet (物理仿真) │ ├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ 💻 基础设施: Ubuntu 22.04 / WSL2 / Docker (容器化) / Tailscale │ ├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ 🔢 核心算法: 运动学 (FK/IK) / Trot步态 / 线性代数视觉几何 / A*, RRT │ ├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ 🐍 编程语言: Python / C++ / Bash Shell │ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘