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碰撞检测与避障策略

共计 30 章节

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碰撞检测基础

碰撞检测的定义 · 重要性 · 应用领域（机器人

碰撞检测基础碰撞检测的定义

几何基元与包围盒

AABB（轴对齐包围盒） · OBB（有向包围盒） · 包围球

几何基元包围盒

二维碰撞检测

点与矩形 · 圆与圆 · 矩形与矩形的碰撞检测算法

二维碰撞检测矩形

三维碰撞检测

球体与球体 · AABB与AABB · OBB与OBB的分离轴定理（SAT）

三维碰撞检测球体

空间划分技术

网格法 · 四叉树（2D） · 八叉树（3D）

空间划分技术网格法

距离计算与最近点查询

点到线段 · 点到三角形 · GJK算法简介

距离计算最近点查询

连续碰撞检测（CCD）

扫掠体法 · 时间步进法 · 保守推进法

CCD连续碰撞检测

物理引擎中的碰撞响应

冲量法 · 惩罚力法 · 位置修正

物理引擎碰撞响应

避障策略概述

全局避障 vs 局部避障 · 反应式 vs 规划式

避障策略概述vs

势场法（APF）

引力场 · 斥力场 · 局部极小值问题及改进

速度障碍法（VO）

相对速度 · 碰撞锥 · RVO（互惠速度障碍）与ORCA

VO速度障碍法

动态窗口法（DWA）

速度空间采样 · 轨迹预测 · 评价函数设计

DWA动态窗口法

时间弹性带（TEB）

轨迹优化 · 约束处理 · 实时性优化

TEB时间弹性带

基于采样的规划（RRT/RRT*）

快速随机搜索树 · 渐进最优性 · 避障集成

RRT/RRT基于采样的规划

A*与Dijkstra在避障中的应用

栅格地图 · 启发式函数 · 动态重规划

连续状态空间搜索 · Reeds-Shepp曲线 · 在泊车中的应用

混合A*算法连续状态空间搜索

传感器融合与感知

激光雷达 · 深度相机 · 超声波

传感器融合感知

代价地图（Costmap）

膨胀层 · 障碍物层 · 静态层

Costmap代价地图

运动学与动力学约束

阿克曼模型 · 差速模型 · 单车模型

运动学动力学约束

多机器人避障

分布式避障 · 优先级规划 · 协同避障协议

多机器人避障分布式避障

行人轨迹预测

社会力模型 · LSTM/Transformer预测 · 交互感知

行人轨迹预测社会力模型

深度强化学习避障

DDPG · PPO · 奖励函数设计

深度强化学习避障DDPG

端到端避障

行为克隆 · 模仿学习 · 视觉导航

端到端避障行为克隆

ROS Navigation Stack

move_base · global_planner · local_planner配置

仿真环境搭建

Gazebo · CoppeliaSim · PyBullet

仿真环境搭建Gazebo

性能评估指标

成功率 · 路径长度 · 平滑度

性能评估指标成功率

边缘情况处理

狭窄通道 · 动态障碍物突然切入 · 传感器噪声

边缘情况处理狭窄通道

硬件部署与实时性

嵌入式平台优化 · FPGA加速 · 模型轻量化

硬件部署实时性

安全性与冗余设计

紧急停止 · 安全距离保持 · 故障安全模式

安全性冗余设计

综合项目实战

从感知到规划 · 完整搭建一个自主避障机器人系统

综合项目实战从感知到规划