Navigation2 (Nav2) 堆疊的核心能力 自主導航

 介紹 Navigation2 (Nav2) 堆疊的核心能力，包括地圖繪製、定位、規劃和避障。

Navigation2 (Nav2) 是 ROS 2 的官方導航堆疊套件，用於實現機器人在已知或未知環境中的自主導航。它是 ROS 1 中 move_base 的進化版本，支援現代 ROS 2 架構，並提供高擴充性與模組化的設計。

以下是 Nav2 的核心能力介紹：

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🧭 1. 地圖繪製（Mapping）

功能：

• 建立機器人的2D環境地圖，通常透過 SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）完成。

• 支援 SLAM Toolbox、Cartographer 等 SLAM 模組。

使用場景：

• 初次探索環境時建立地圖。

• 實時更新（online）或離線建圖（offline）。

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📍 2. 定位（Localization）

功能：

• 在地圖上確定機器人的當前位置與方向。

• 使用 AMCL（Adaptive Monte Carlo Localization）或其他粒子濾波器。

技術細節：

• 輸入：雷射雷達資料（LaserScan）、地圖（Occupancy Grid）。

• 輸出：geometry_msgs/PoseWithCovarianceStamped 表示機器人位姿。

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🧭 3. 路徑規劃（Path Planning）

分為：

• Global Planner（全域規劃）：從當前位置規劃到目標位置的可行路徑（如 NavFn、Smac）。

• Local Planner（區域規劃）：根據當前障礙物資訊動態微調路徑（如 DWB、Teb）。

技術：

• 支援 plugin-based 架構，可替換規劃器演算法。

• 使用 costmap 進行避障區域標記。

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🚧 4. 避障（Obstacle Avoidance）

功能：

• 根據環境中實時感知到的障礙物進行避讓。

• 動態更新 costmap，包括靜態地圖與實時障礙物資訊（如雷達、深度攝影機）。

模組：

• Costmap2D + Voxel Layer（3D）或 Obstacle Layer（2D）。

• 允許對未知區域進行探索與安全避障。

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🛠️ Nav2 特點總結

能力模組	功能	常用組件
地圖繪製	建立2D地圖（佔據格）	SLAM Toolbox / Cartographer
定位	在地圖上估算當前位置	AMCL
規劃	規劃最短安全路徑	NavFn / Smac / TEB
避障	動態避讓障礙物	Costmap2D / Obstacle Layer
控制	根據路徑發送速度指令	DWB Controller / TEB

若你希望我補充：

• ✅ Nav2 的 YAML/launch 設定

• ✅ 在 RPi4 + ROS 2 上部署 Nav2 範例

• ✅ SLAM → 地圖儲存 → 定位 → 規劃 → 移動完整流程