01
Gazebo与Nav2概述
Gazebo仿真平台简介 · Nav2导航框架简介 · 两者联调的价值与典型应用场景
概念入门
02
开发环境搭建
Ubuntu 22.04系统配置 · ROS2 Humble安装 · Gazebo Ignition Fortress安装 · Nav2源码编译
环境ROS2
03
创建第一个机器人模型
使用URDF描述机器人底盘 · 添加激光雷达传感器 · 在Gazebo中加载并查看模型
URDF建模
04
配置机器人仿真环境
创建仿真世界（World） · 添加静态障碍物 · 设置光照与物理参数
世界场景
05
编写机器人启动文件
创建ROS2 Launch文件 · 同时启动Gazebo与机器人模型 · 验证模型正确加载
Launch启动
06
传感器数据可视化
启动激光雷达 · 发布/scan话题 · 在Rviz2中查看激光点云数据
可视化LiDAR
07
机器人运动控制
编写差速驱动控制器 · 发布/cmd_vel话题控制机器人移动 · 在Gazebo中观察运动效果
控制差速
08
里程计数据发布
理解里程计（Odometry）原理 · 编写里程计发布节点 · 在Rviz2中查看轨迹
里程计Odometry
09
TF坐标变换基础
理解TF树的概念 · 发布odom到base_link的变换 · 使用tf2工具调试坐标关系
TF坐标
10
Nav2核心组件介绍
行为树（Behavior Tree） · 规划器（Planner） · 控制器（Controller） · 恢复器（Recovery）
Nav2架构
11
Nav2配置文件详解
nav2_params.yaml文件结构 · 全局规划器参数 · 局部规划器参数 · 代价地图参数
配置YAML
12
全局路径规划
配置全局规划器（NavFn/Smac Planner） · 在Rviz2中设置导航目标点 · 观察全局路径生成
规划全局
13
局部路径规划
配置局部规划器（DWB Controller） · 调整速度与加速度参数 · 优化轨迹跟踪效果
DWB局部
14
代价地图配置
全局代价地图与局部代价地图 · 膨胀层（Inflation Layer） · 障碍物层（Obstacle Layer）
代价地图膨胀层
15
行为树与导航生命周期
理解行为树节点类型 · 配置导航生命周期（Lifecycle Nodes） · 手动触发状态切换
BT生命周期
16
AMCL定位原理
自适应蒙特卡洛定位（AMCL）简介 · 配置AMCL参数 · 在仿真环境中验证定位效果
定位AMCL
17
Nav2与Gazebo时间同步
解决仿真时间（/clock）与系统时间不同步问题 · 配置use_sim_time参数
时间同步
18
多传感器融合导航
添加IMU传感器 · 配置EKF融合里程计与IMU数据 · 提高定位精度
融合EKF
19
动态障碍物避障
在Gazebo中添加动态障碍物 · 配置Voxel Layer · 观察机器人实时避障行为
避障动态
20
导航重规划与恢复行为
配置恢复行为（Spin、Backup、Wait） · 处理导航失败场景 · 提高系统鲁棒性
恢复重规划
21
多机器人协同导航
启动多机器人仿真 · 配置独立命名空间 · 实现多机器人独立导航
多机器人协同
22
自定义行为树节点
编写自定义BT节点（C++） · 编译并加载到Nav2 · 在导航流程中调用
BT节点C++
23
导航性能调优
调整规划频率与路径更新率 · 优化代价地图更新速度 · 减少CPU占用
性能调优
24
仿真加速与无头模式
使用headless模式运行Gazebo · 关闭GUI加速仿真 · 适用于批量测试
无头加速
25
日志分析与调试
使用ros2 bag录制导航数据 · 回放数据进行分析 · 定位导航失败原因
调试rosbag
26
Nav2与SLAM结合
集成Cartographer或SLAM Toolbox · 在仿真中建图 · 保存地图供导航使用
SLAM建图
27
自定义机器人模型进阶
添加机械臂或摄像头 · 配置多传感器融合 · 实现复杂任务导航
进阶机械臂
28
仿真测试自动化
编写Python脚本自动设置导航目标 · 记录成功率与路径长度 · 生成测试报告
自动化Python
29
常见问题与解决方案
Gazebo崩溃 · Nav2不规划 · TF树断裂 · 里程计漂移等问题的排查与修复
排错FAQ
30
综合实战项目
搭建仓库巡检仿真场景 · 配置完整导航流程 · 实现自主巡检与避障 · 总结联调经验
实战巡检