Navigation2是ROS 2中新一代导航框架，相较于ROS 1的navigation栈进行了重构，以下是对其详细介绍：
1. 架构设计与核心改进
模块化分解：相较于ROS 1单体状态机的`move_base`，Navigation2采用分布式架构，将路径规划、控制、恢复等功能拆分为独立模块（如`nav2_planner`、`nav2_controller`），通过行动服务器（Action Server）和低延迟通信机制协同工作。
行为树（Behavior Tree, BT）驱动：以`nav2_bt_navigator`为核心，基于行为树定义导航逻辑，支持复杂任务序列（如路径计算→路径跟踪→失败恢复）的灵活编排。默认行为树模板可预览编辑工具Groot进行可视化调试。
动态可配置性：通过修改XML或YAML配置文件调整导航策略，无需重新编译代码，适应不同场景需求。
2. 核心组件与功能扩展
规划器与控制器插件化：提供多种规划算法（如`nav2_navfn_planner`、`smac_planner`）和控制器实现（如`nav2_dwb_controller`、纯追踪控制器），支持按需替换或定制开发。
多层级代价地图（Costmap）：整合静态/动态障碍物层、膨胀层等，生成平滑的代价势场指导路径规划，并通过`ClearEntireCostmap`等节点实现动态更新。
恢复机制增强：内置多级恢复策略（如原地旋转、后退、随机游走），通过行为树定义失败后的应急响应流程。
3. 典型应用场景与优化
全局-局部规划冲突解决：通过调整成本函数权重（如`global_path_weight`）、设置路径关键点（Via Points）或引入动态窗口算法（DWA），平衡全局路径最优性与局部避障实时性。
复杂环境适配：支持禁区划分、速度限制、动态物体跟随等高级功能，适用于工业仓储、人机协作等复杂场景。
仿真与物理硬件集成：提供Gazebo仿真教程和TurtleBot3物理机器人适配方案，降低实际部署门槛。
4. 开发与定制能力
行为树插件开发：用户可通过继承基础类创建自定义行为树节点（如条件判断、动作执行），扩展导航逻辑。
算法插件化：支持快速插拔式替换规划器、控制器及恢复策略，便于算法验证与性能对比。
综上所述，Navigation2通过模块化设计、行为树驱动和丰富的插件生态，提供了高度灵活且可靠的导航解决方案，适用于从简单到复杂的各类机器人应用场景。 |
