01
课程导学与环境总览
机器人路径规划概述 · Gazebo与ROS2生态介绍 · 课程目标与学习路径
导学概览
02
ROS2基础与环境搭建
ROS2 Humble安装 · 工作空间创建 · 发布-订阅模型实战
ROS2环境
03
Gazebo仿真器入门
Gazebo界面介绍 · 加载世界模型 · 添加传感器与机器人模型
Gazebo仿真
04
机器人建模与URDF
URDF语法详解 · link与joint配置 · 在Gazebo中显示自定义机器人
URDF建模
05
SDF与XACRO进阶
SDF模型格式对比 · XACRO宏定义 · 参数化建模技巧
XACROSDF
06
传感器仿真与数据获取
激光雷达(LiDAR)仿真 · IMU仿真 · 相机仿真与话题数据读取
传感器LiDAR
07
TF坐标变换基础
TF树概念 · 静态与动态广播器 · 在Gazebo中查看TF树
TF坐标
08
导航堆栈(Nav2)概览
Nav2架构 · 行为树(BT)基础 · 生命周期节点
Nav2导航
09
地图构建与SLAM
GMapping与Cartographer原理 · 在Gazebo中建图实战
SLAM建图
10
代价地图与全局规划
全局代价地图 · A*与Dijkstra算法原理 · Nav2参数调优
代价地图A*
11
局部规划与避障
DWA与TEB算法 · 动态窗口法原理 · 在仿真中调试避障参数
DWA避障
12
路径规划核心算法(上)
图搜索算法(BFS/DFS) · A*算法实现与优化
BFSA*
13
路径规划核心算法(下)
RRT与RRT*算法 · 概率路图(PRM) · 在Python中可视化
RRTPRM
14
行为树与状态机
行为树节点类型 · 自定义BT节点 · 在Nav2中集成
行为树BT
15
多机器人协同规划
多机器人地图共享 · 协同避障策略 · Gazebo多机器人仿真
多机器人协同
16
动态环境感知与重规划
动态障碍物检测 · 全局路径重规划 · Costmap2D更新机制
动态重规划
17
ROS2控制与硬件接口
ros2_control框架 · 硬件接口编写 · Gazebo与真实硬件切换
ros2_control硬件
18
MoveIt2与机械臂规划
MoveIt2架构 · 运动学求解器 · 在Gazebo中控制机械臂
MoveIt2机械臂
19
轨迹优化与时间规划
时间最优轨迹 · 五次多项式插值 · 速度与加速度约束
轨迹优化插值
20
仿真加速与性能调优
Gazebo实时因子 · 多核仿真 · 降低计算负载技巧
性能加速
21
可视化与调试工具
Rviz2高级用法 · PlotJuggler数据回放 · ros2 bag录制与分析
Rviz2调试
22
仿真测试与CI集成
自动化测试框架 · launch文件编写 · GitHub Actions集成仿真测试
CI测试
23
真实机器人部署准备
从仿真到实车 · 硬件选型建议 · 传感器标定流程
部署实车
24
ROS2通信优化
DDS调优 · QoS配置 · 零拷贝传输 · 大带宽场景处理
DDSQoS
25
路径规划评估指标
路径长度 · 平滑度 · 计算时间 · 成功率 · 多指标综合评分
评估指标
26
强化学习与路径规划
RL基础 · 在Gazebo中训练规划器 · PPO与DQN应用
强化学习PPO
27
模型预测控制(MPC)规划
MPC原理 · 线性与非线性MPC · 在仿真中实现
MPC控制
28
复杂环境规划实战
狭窄通道 · 动态人群 · 非结构化地形 · 综合案例
实战复杂环境
29
项目实战：仓储机器人调度
多机器人任务分配 · 路径冲突解决 · 完整仿真演示
仓储调度
30
课程总结与进阶方向
知识体系回顾 · 前沿技术展望 · 开源项目推荐与社区资源
总结进阶