Fast-Planner-2D-ROS2

1. 项目简介 (Introduction)

Fast-Planner-2D-ROS2 是一个专为地面移动机器人（UGV）设计的轻量化实时轨迹规划器。

本项目基于 FastPlanner (JackJu-HIT) 进行了深度重构与功能迁移。我们提取了其后端核心的 B 样条（B-Spline）轨迹优化算法，并针对地面运动特性进行了“2D 降维适配”。通过在优化逻辑和 ESDF 构建中限制 Z 轴自由度，使该算法能够完美运行在平坦或坡度固定的二维环境。

核心改进点：

• 维度限制与降解：在 B 样条代价函数与 ESDF 梯度计算中，强制限制了 Z 轴方向的优化约束。这使得算法在保留原始框架强大的避障平滑性能的同时，能很好的适配到2d地面机器人上。
• 框架解耦：完全剥离了原版复杂的全局规划与地图管理逻辑，提供纯粹的 C++ 优化接口，单次规划耗时极低。
• ESDF 代码升级：对比 老版仓库，本项目对 ESDF 的构建效率和索引逻辑进行了优化，更适合实时局部规划。
• 原生 ROS2 接口：使用 ROS2 (Humble/Foxy) 作为可视化接口与交互媒介，符合现代机器人软件开发标准。

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2. 环境依赖 (Dependencies)

本项目核心优化器依赖 NLopt 非线性优化库。

该依赖源码已附带在 FastPlanner 老版仓库 的 files 目录下。请下载并按照以下命令进行安装：

# 建议先从原仓库下载 nlopt-2.7.1
cd files/nlopt-2.7.1
mkdir build && cd build
cmake ..
make
sudo make install

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3. 🚀 编译与运行 (How to Use)

编译项目

在 ROS2 工作空间下使用 colcon 工具构建：

colcon build --symlink-install

运行规划器

# 启动 2D 轨迹规划演示
./build/fast_planner/fast_planner_plan

可视化接口说明 (RViz2)

启动 RViz2 并订阅以下话题，即可实时观测规划效果：

话题名称	消息类型	功能说明
/visual_local_trajectory	nav_msgs/Path	最终轨迹：B 样条优化后的二维平滑避障路径
/visual_global_path	nav_msgs/Path	参考线：起始点到目标点的原始参考直线
/visual_local_obstacles	sensor_msgs/PointCloud2	感知点云：规划器当前考虑的局部障碍物分布
/initialpose	geometry_msgs/PoseWithCovarianceStamped	交互设置：在 RViz 中通过 2D Pose Estimate 设置机器人起点

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4. 运行结果 (Results)

(注：图中展示了在限制 Z 轴优化后，算法依然保持了极佳的平滑度与避障能力)

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5.本项目核心算法源自以下优秀的开源项目：

• Teach-Repeat-Replan (HKUST Aerial Robotics Group)

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📚 教程与技术支持

关于 B 样条优化公式推导、ESDF 降维实现细节及更多视频教程，请关注：

• 微信公众号：机器人规划与控制研究所
• 深度解析文章：点击阅读详细教程
• B 站视频演示：机器人算法研究所