智能导航与障碍物避让：基于ROS系统的自主路径规划与避障机器人研究

摘要：
本研究旨在开发一种基于ROS（机器人操作系统）的自主路径规划与避障机器人，实现智能导航和障碍物避让功能。该机器人能够通过传感器感知环境，并结合路径规划算法，快速准确地规划出安全的导航路径，同时能够实时检测并回避障碍物，以确保机器人在复杂环境中安全运行。

1. 引言
   随着机器人技术的发展和应用的广泛，自主导航和障碍物避让成为了重要的研究方向。ROS作为一种流行的机器人操作系统，提供了丰富的工具和库，使得机器人的开发变得更加高效和便捷。本研究将基于ROS系统，设计并实现一种智能导航与障碍物避让的机器人。

2. 系统设计
   2.1 硬件平台
   本研究采用了一种具备导航和感知功能的小型移动平台作为机器人硬件平台。该平台搭载了激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）等传感器，用于环境感知和定位。

2.2 软件框架
机器人软件系统采用了ROS作为开发框架，利用ROS提供的各种功能包和工具，实现了导航和避障功能。系统主要包括以下几个模块：

• 传感器数据获取：通过ROS提供的传感器驱动包，获取激光雷达和摄像头等传感器的数据。
• 地图构建：利用激光雷达数据，使用SLAM（同时定位与地图构建）算法构建环境地图。
• 路径规划：利用ROS提供的导航功能包，结合地图信息，使用全局路径规划算法（如A*算法）和局部路径规划算法（如DWA算法）规划机器人的导航路径。
• 避障控制：根据传感器数据和导航路径规划的结果，设计避障控制算法，实时检测并回避障碍物。

3. 算法实现
   3.1 地图构建算法
   本研究采