NAV2 路径规划分层原理规划层负责视野外的目标、方向、路径局部中层负责是视野内的路径分解、轨迹、避障、实施、纠偏底层动作执行层轨迹的分解、运动控制。NAV2 自主导航路径规划三层分层原理 详细阐述严格依据定义全局规划层管视野外目标方向路径局部中层管视野内分解轨迹避障纠偏底层执行层做轨迹细分与硬件运动控制一、整体分层核心逻辑NAV2 采用由远及近、由宏观到微观、由决策到执行的三级分层架构三层职责严格划分、逐级承接、层层约束实现机器人从远程目标下达到现场灵活通行再到硬件精准运动的全流程自主行走。整体运行逻辑远程定路线→近处调行走→底盘做动作远距离依靠全局决策近距离依靠实时适配最终由硬件完成精准落地。二、第一层全局规划层远程宏观决策层核心定位全权负责机器人视野范围以外的所有导航事务脱离激光雷达实时视野站在整张全局地图视角完成顶层路线设计。核心负责内容远程目标确立接收用户下发的远距离导航终点坐标锁定最终行进目的地明确整体出行任务。全局行进方向制定结合机器人当前全局定位判定起点到终点整体行进朝向确定左转、右转、直行、大范围绕行等整体走向。全局完整路径规划依托提前构建完成的静态栅格地图、全局代价地图使用 A * 等全局搜索算法规划出起点直达终点的完整主干通行路径。远距离环境预判提前规避整张地图内固定墙体、大型固定障碍物、长期禁行区域提前规划远距离绕行方案。工作运行特点工作范围整张作业场景地图不受机器人雷达视野限制运行频率低频运行仅更换目标、主干道彻底封堵时重新规划正常行驶处于休眠状态数据依据静态地图、全局定位、禁区规划不使用实时雷达动态障碍数据优化原则优先遵循空间距离最短原则只规划最优通行路线不考虑行走速度、现场阻碍输出内容离散化全局航路点序列形成固定主干参考路线下发至中层执行职能边界只定远方路线与大方向不干预机器人眼前行走姿态、不处理临时障碍物、不输出任何运动速度指令。三、第二层局部轨迹规划中层视野内实时执行层核心定位承接上层全局主干路径仅在机器人激光雷达可视视野范围内开展工作是连接宏观路线与实际行走的核心中转层也是动态避障核心层。核心负责内容全局路径就近分解截取机器人前方视野内的全局主干路段将长线宏观路径拆解为短距离、可即时执行的分段行走路线。实时平滑轨迹生成基于拆分后的路段结合机器人运动特性生成连续、平滑、符合车体转向规则的短时行进轨迹。全场景动态避障依托局部实时代价地图实时识别视野内行人、临时货物、临时围挡等突发动态障碍物自主调整行走轨迹完成避让。行走动作落地统筹根据现场环境调整行进速度、转弯幅度把抽象路径转化为可执行的行走策略保障行走流畅性。实时位置偏差纠偏持续比对机器人实际行走位置与全局参考路线一旦出现偏移立刻微调轨迹快速回归预设主干路线。工作运行特点工作范围机器人周边 3-8 米雷达视野区域超出视野范围不做处理运行频率高频实时运算数十毫秒刷新一次轨迹与行走策略数据依据上层全局路径、激光雷达实时障碍、机器人实时姿态、车体运动极限参数优化原则优先保障行走安全兼顾通行效率与轨迹平稳性输出内容最优局部行进轨迹、目标线速度与角速度指令下发至底层执行层职能边界严格服从全局规划定下的大方向仅在视野内小范围调整轨迹与速度无权更改最终导航目标与远距离主干路线现场无法通行时向上层反馈重规划。四、第三层底层动作执行层硬件闭环控制层核心定位导航最末端硬件执行单元无自主规划、无路线决策权限仅对中层下发的轨迹与速度指令做精细化拆分完成机器人本体精准运动控制。核心负责内容精细化轨迹二次分解将中层下发的连续短时轨迹按照底盘运动控制周期拆分为更小单位的步进运动指令细化每一瞬间车体行进姿态。底盘运动学解算根据机器人底盘类型差速轮、全向轮、阿克曼底盘把统一速度指令换算为左右轮独立转速、转向角度。闭环运动精准控制依托编码器、IMU 姿态反馈通过 PID 闭环控制修正行走打滑、位置漂移、速度偏差保证实际行走贴合目标指令。基础安全动作管控执行缓启动、缓停止、减速、紧急刹车等基础安全动作保障硬件运行稳定。运动状态实时反馈采集实际轮速、行走里程、车体姿态等数据向上层中层反馈真实运行状态完成三层数据闭环。工作运行特点工作范围仅聚焦机器人本体硬件运动不参与任何环境感知与路径决策运行频率全层级最高硬实时高频控制保障运动响应及时性数据依据中层下发速度指令、电机编码器数据、车体姿态传感器数据核心目标极致执行、精准控速、平稳运动、硬件防护输出内容电机 PWM 驱动信号、电机转速控制信号直接驱动车轮完成行走职能边界完全被动执行上层指令不判断路线对错、不识别障碍物、不自主调整行走策略仅负责把行走指令精准转化为实体机械运动。五、三层完整协同运行全流程全局规划层在视野外完成远程目标锁定、方向判定、全局主干路径规划输出长线参考路线局部中层接收主干路线在雷达可视范围内拆分路段、生成实时轨迹、躲避眼前障碍、纠正行走偏差输出运动速度指令底层执行层拆分细化轨迹指令完成底盘运动解算与闭环控制驱动电机实现真实行走行走中轻微偏移由中层自行纠偏视野内小障碍由中层自主避让远距离路线彻底阻断时中层向上反馈重新唤醒全局规划层规划全新远程路径循环完成全程自主导航。六、三层层级权责总结全局规划层管远方、定大局、定路线、定目标做战略决策局部中层管眼前、拆路线、避障碍、纠偏差做战术执行底层执行层管本体、拆轨迹、控电机、稳运动做动作落地