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12. ROS2机器人安全避障：AI识别障碍物和Nav2代价地图更新

共计 30 章节

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ROS2机器人安全避障的整体概念 · 学习目标 · 课程项目预览（AI识别+Nav2代价…

课程导入ROS2

ROS2基础回顾

节点 · 话题 · 服务

ROS2基础回顾

Nav2导航栈概览

Nav2架构 · 行为树 · 规划器

Nav2导航栈概览

代价地图基础

代价地图的图层结构（静态层 · 障碍物层 · 膨胀层）

代价地图基础代价地图的图层结…

传感器接入

激光雷达 · 深度相机 · 超声波等常见障碍物感知传感器的ROS…

传感器接入激光雷达

AI障碍物识别入门

目标检测 · 语义分割 · 实例分割的基本概念

AI障碍物识别入门

ROS2与AI集成方式

在ROS2节点中调用预训练模型（如Y… · TensorRT · ONNX Runtime）的流程与性…

图像与点云融合

将AI识别结果（2D边界框）映射到3… · 生成障碍物点云或占据栅格的方法

图像点云融合

障碍物信息发布

自定义ROS2消息（如Boundin… · ObstacleArray）并发布识… · 实现与Nav2的接口对接

障碍物信息发布ROS2

Nav2代价地图插件机制

了解costmap2d插件 · 障碍物层（obstacle laye…

Nav2代价地图插件机制

动态障碍物层更新

通过订阅AI识别话题 · 将识别到的障碍物动态注入代价地图 · 实现实时更新

动态障碍物层更新AI

膨胀层与安全距离

膨胀半径设置 · 代价衰减函数 · 机器人 footprint 对安全避…

膨胀层安全距离

Nav2行为树与避障策略

如何通过行为树（BT）实现避障逻辑 · 如绕行 · 停止

AI识别与Nav2的协同工作流

从传感器数据到AI推理 · 障碍物发布 · 代价地图更新

实战项目一

使用YOLOv5识别常见障碍物（人 · 椅子 · 箱子）并发布障碍物话题

实战项目一YOLOv5

实战项目二

配置Nav2代价地图订阅AI障碍物话… · 实现动态避障

实战项目二Nav2

实战项目三

在仿真环境（Gazebo + Tur… · 并调整参数

实战项目三Gazebo

AI推理加速（TensorRT · OpenVINO） · 多线程处理

鲁棒性提升

处理误检 · 漏检 · 遮挡

鲁棒性提升处理误检

代价地图参数调优

障碍物层 · 膨胀层的参数详解 · 以及如何避免代价地图抖动

代价地图参数调优障碍物层

Nav2动态参数配置

使用dynamic_reconfig…

Nav2动态参数配置

常见问题排查

AI节点与Nav2通信失败 · 代价地图不更新 · 避障失效等问题的诊断与解决

常见问题排查AI

急停 · 速度限制 · 局部规划器（如DWA

安全机制急停

多机器人协同避障

多机场景下代价地图共享与AI识别结果…

多机器人协同避障AI

真实机器人部署

从仿真到实机迁移的注意事项（传感器标… · 计算资源 · 安全测试）

真实机器人部署从仿真到实机迁移…

构建一个完整的AI避障机器人 · 实现室内环境自主导航与动态避障

核心知识点回顾 · 避障系统设计模式 · 常见陷阱与最佳实践

课程总结核心知识点回顾

强化学习避障 · 语义导航 · 动态场景理解等前沿方向

拓展学习强化学习避障

课程项目答辩

学员展示项目 · 评估避障效果 · 系统稳定性与创新点

课程项目答辩学员展示项目

理论题+实操题 · 检验对AI识别与Nav2代价地图更新…

结课测试理论题+实操题