执行器决定了控制器能做什么：准直驱（QDD）电机力矩透明、带宽高，是足式与灵巧手的主流；谐波减速器精度高但摩擦大；串联弹性执行器（SEA）安全但带宽低。搭配 IMU、编码器、力 / 力矩传感器、相机与合适的计算平台，再从低成本开源平台起步动手。
核心要点
- 电机与传动：BLDC + FOC、减速比与反射惯量、力矩透明性；QDD / 谐波 / 行星 / SEA 的取舍
- 执行器控制模式：位置 / 速度 / 力矩 / 阻抗（PD + 前馈力矩）；电流环 → 力矩的映射与限制
- 传感器：绝对 / 增量编码器、IMU、关节力矩、六维力、触觉、相机（RGB-D、事件相机）
- 计算：实时 MCU / 电机驱动板、嵌入式 Linux（Jetson）、工作站 GPU 推理；功耗与散热
- 低成本入门平台：SO-100 / Koch 机械臂（LeRobot）、ALOHA、Unitree Go2 / G1、Crazyflie 四旋翼、开源执行器
自测：学完应该能回答
- 为什么高减速比会让执行器「感觉不到」外力？反射惯量与减速比的关系？
- 力矩控制与位置控制的执行器，各自适合什么控制算法？
ROS 2 提供节点、话题、服务、参数与工具链（rviz、rosbag），ros2_control 提供硬件抽象与控制器管理；kHz 级控制循环需要实时内核（PREEMPT_RT）、线程优先级与内存锁定；与电机驱动的通信走 EtherCAT / CAN-FD，进程间用 DDS / ZeroMQ / LCM / 共享内存。理解每一层的延迟与抖动来源。
核心要点
- ROS 2 基本概念与工具；QoS、执行器（executor）与回调；ros2_control 的硬件接口与控制器链
- 实时性：PREEMPT_RT、SCHED_FIFO、CPU 隔离、内存锁定；测量循环抖动（cyclictest）
- 总线：EtherCAT（分布式时钟）、CAN / CAN-FD、串口；驱动板固件与主控的分工
- 中间件选择：DDS vs ZeroMQ / LCM / 共享内存；何时绕开 ROS 走直连
- 工程实践：容器化、配置管理、启动与监控、多机时间同步（PTP）
自测：学完应该能回答
- 为什么 1 kHz 控制循环里不该做内存分配和日志 IO？
- EtherCAT 的分布式时钟解决了什么问题？
真机控制是一座分层塔：高层规划（1–10 Hz）→ MPC / 策略（50–500 Hz）→ 全身 / 关节控制（1 kHz）→ 电机电流环（10–40 kHz）。每一层的频率、接口和失效行为都要设计；状态机 / 行为树组织模式切换；延迟补偿与时间戳对齐决定了整个系统能否稳定。
核心要点
- 频率分层与接口约定：上层给什么（轨迹 / 目标 / 力矩前馈 + PD 增益），下层如何插值与保持
- 延迟预算：感知 → 估计 → 决策 → 执行的端到端延迟，时间戳、外推与补偿
- RL 策略部署的典型接口：策略输出目标关节角，关节 PD 在 kHz 级执行；增益与仿真一致
- 模式管理：状态机 / 行为树（站起、行走、跌倒恢复、急停），平滑切换与混合
- 失效行为设计：通信超时、传感器丢失、求解器不收敛时怎么办
自测：学完应该能回答
- 为什么 RL 策略通常以 50 Hz 输出目标关节角而不是直接输出 1 kHz 力矩？
- 如果状态估计延迟 20 ms，MPC 应该如何补偿？
把 PyTorch 里训练的策略搬到机器人上：导出为 ONNX / TorchScript，用 ONNX Runtime / TensorRT 在 CPU 或 Jetson 上以稳定延迟推理；观测管线（归一化、历史堆叠、传感器对齐）必须与训练时逐位一致；VLA 等大模型需要异步推理、动作分块与远程推理服务。
核心要点
- 模型导出与推理引擎：ONNX / TorchScript / TensorRT；量化与延迟测量；确定性与 warm-up
- 观测一致性：归一化统计、历史缓冲、单位与坐标系、传感器时间对齐——最常见的部署 bug
- 动作后处理：限幅、平滑 / 低通、动作分块与时间集成、与 PD 增益的匹配
- 大模型策略（VLA、扩散策略）：推理延迟与动作分块、异步执行、云端 / 边缘推理服务
- 监控与回滚：推理超时检测、置信度 / OOD 检测、切换到保守控制器
自测：学完应该能回答
- 训练时观测归一化用的均值 / 方差在部署时弄错会发生什么？如何自检？
- 动作分块为什么能缓解大模型推理延迟？它的代价是什么？
真机实验的成败往往取决于「非算法」环节：机器人有没有标定好、有没有硬件急停与软件安全滤波、数据有没有完整记录、实验能不能复现。把这些做成流程，才能把研究时间花在算法上。
核心要点
- 标定流程：关节零位与运动学标定、相机内外参与手眼标定、IMU 与力传感器零偏、定期复检
- 安全分层：硬件急停与限流、固件限位、软件关节 / 速度 / 力矩限幅、安全滤波器（CBF）、看门狗与超时
- 分级测试：吊挂 / 支架 → 低增益 → 受限空间 → 全功能；每次改动只改一个变量
- 日志与可视化：rosbag / MCAP、Foxglove、rerun；记录一切（观测、动作、时间戳、版本号）
- 实验方法：预注册指标、多次重复、失败模式分类、硬件维护与备件
自测：学完应该能回答
- 一个安全滤波器应该放在控制塔的哪一层？为什么？
- 为什么日志里必须记录代码 / 模型版本与配置哈希？