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MoveIt结合Nav2实现自主导航

📚 共计 30 章节

课程导论与整体架构

为什么需要MoveIt+Nav2？整体系统架构图、课程目标与前置知识。

ROS2基础与环境搭建

ROS2 Humble安装、工作空间创建、Colcon编译工具、话题与服务基础。

机器人建模与URDF

URDF语法详解、连杆与关节定义、使用SolidWorks导出URDF、在Rviz中可视化。

机器人运动学基础

正运动学与逆运动学概念、D-H参数法、使用MoveIt的IK插件。

MoveIt核心概念

MoveIt架构、规划组(Planning Group)、规划场景(Planning Scene)、运动规划器。

MoveIt配置助手

Setup Assistant使用、自碰撞矩阵生成、虚拟关节配置、末端执行器配置。

MoveGroupInterface类、规划与执行、笛卡尔路径规划、添加障碍物。

MoveIt Python API

使用Python控制机械臂、关节空间规划、位姿规划、抓取与放置。

MoveIt高级功能

运动学约束、避障规划、时间最优轨迹、自定义规划器。

Nav2整体架构

Nav2导航栈组成、行为树(BT)导航、生命周期节点、插件化架构。

Nav2地图服务

SLAM建图（Cartographer）、地图服务器(map_server)、代价地图(costmap)。

Nav2全局规划器

NavFn、Smac Planner、A*算法原理、全局路径规划配置。

Nav2局部规划器

DWA、TEB、MPC原理、局部路径规划配置与调参。

局部规划DWA

BT节点详解、自定义行为树、导航行为树编写。

Nav2恢复行为

旋转恢复、清除代价地图、自定义恢复行为。

Navigator类、导航任务管理、生命周期回调、自定义插件。

Nav2 Python API

使用Python发送导航目标、获取机器人状态、导航结果回调。

激光雷达与传感器融合

激光雷达驱动、点云处理、传感器融合框架robot_localization。

传感器融合

机械臂与底盘坐标变换

TF树设计、静态TF发布、动态TF监听、坐标变换调试。

MoveIt与Nav2集成方案

系统架构设计、数据流分析、接口定义、状态同步。

集成通信机制

MoveIt与Nav2之间的Action通信、状态反馈、错误处理。

全局导航中的机械臂行为

导航时机械臂折叠/收缩、碰撞检测、安全策略。

到达目标点后的机械臂操作

导航完成触发、机械臂展开、视觉引导抓取。

视觉感知与物体识别

相机驱动、OpenCV图像处理、AprilTag识别、YOLO物体检测。

抓取规划与执行

MoveIt抓取规划、抓取姿态计算、夹爪控制、力控反馈。

多目标导航与任务编排

导航点序列、任务队列、状态机管理、异常处理。

仿真环境搭建

Gazebo仿真、机器人模型导入、传感器仿真、环境构建。

系统调试与性能优化

Rviz调试、日志分析、性能Profiling、参数调优。

真实机器人部署

硬件选型、嵌入式控制、通信延迟处理、安全机制。

综合项目实战

仓库巡检抓取机器人、完整代码实现、演示与总结。