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SLAM与Nav2联合导航实战

📚 共计 30 章节

SLAM与Nav2概述

机器人导航发展史、SLAM技术简介、Nav2功能包简介、联合导航的价值与挑战。

ROS2与开发环境搭建

ROS2 Humble安装、工作空间创建、常用命令行工具、Gazebo与Rviz2安装。

机器人建模与URDF

URDF基础语法、机器人连杆与关节定义、xacro优化、在Rviz2中可视化模型。

传感器仿真与数据采集

激光雷达仿真、IMU仿真、里程计仿真、在Gazebo中搭建测试环境。

仿真传感器

TF坐标变换基础

TF树概念、静态与动态TF发布、TF监听与变换、在Rviz2中调试TF。

SLAM建图基础

GMapping算法原理、Cartographer算法简介、SLAM Toolbox使用、启动建图流程。

激光SLAM实战

使用SLAM Toolbox进行在线建图、保存与加载地图、地图格式解析、建图参数调优。

地图服务与处理

map_server使用、地图格式转换、地图编辑与裁剪、代价地图概念。

Nav2架构解析

Nav2整体框架、生命周期节点、行为树导航、插件化设计思想。

Nav2核心组件

全局规划器、局部规划器、恢复行为、控制器、规划器。

全局路径规划

A*算法原理、Dijkstra算法、Nav2全局规划器配置、路径平滑。

局部路径规划

DWA算法原理、TEB算法、Regulated Pure Pursuit、动态避障。

代价地图详解

全局代价地图、局部代价地图、膨胀层、障碍物层、静态地图层。

代价地图层

行为树导航

行为树基础概念、BT Navigator、自定义行为节点、导航状态机。

行为树导航

Nav2参数配置

导航参数文件解析、规划器参数调优、控制器参数调优、恢复行为配置。

AMCL定位原理

蒙特卡洛定位、粒子滤波、AMCL参数配置、定位精度评估。

多传感器融合定位

IMU辅助定位、轮式里程计融合、EKF与UKF、robot_localization包。

融合传感器

导航生命周期管理

生命周期节点接口、导航状态切换、错误恢复机制、系统监控。

生命周期管理

自定义插件开发

规划器插件开发、控制器插件开发、行为节点插件开发、插件注册与加载。

多机器人导航

多机器人协同、命名空间隔离、共享地图、避碰策略。

多机器人协同

动态障碍物处理

动态障碍物检测、预测与避让、社会力模型、人群导航。

动态障碍物

导航性能优化

计算资源优化、路径规划加速、地图压缩、实时性保障。

仿真环境高级应用

复杂场景搭建、多传感器仿真、仿真时间加速、自动化测试。

真实机器人部署

硬件选型建议、传感器标定、里程计校准、实车调试流程。

导航系统测试

单元测试、集成测试、仿真测试、实地测试、性能评估指标。

SLAM与导航联合调试

建图质量评估、定位与地图匹配、导航失败分析、联合优化策略。

导航系统故障排查

常见错误日志分析、TF问题排查、代价地图异常、规划失败原因。

高级导航应用

仓库物流导航、酒店服务机器人、巡检机器人、农业导航。

导航系统安全与规范

安全机制设计、紧急停止、速度限制、合规性检查。

项目实战：完整导航系统搭建

从零搭建导航系统、需求分析、系统集成、部署与演示。