329 lines
7.6 KiB
Markdown
329 lines
7.6 KiB
Markdown
# 平滑路径生成器使用说明
|
||
|
||
## 📁 文件位置
|
||
|
||
- **源代码**: `examples/generate_smooth_path.cpp`
|
||
- **可执行文件**: `build/Debug/generate_smooth_path.exe` 或 `build/Release/generate_smooth_path.exe`
|
||
|
||
## 🚀 快速开始
|
||
|
||
### 1. 编译程序
|
||
|
||
```bash
|
||
# 进入 build 目录
|
||
cd build
|
||
|
||
# 编译 Debug 版本
|
||
cmake --build . --target generate_smooth_path --config Debug
|
||
|
||
# 或编译 Release 版本
|
||
cmake --build . --target generate_smooth_path --config Release
|
||
```
|
||
|
||
### 2. 运行程序
|
||
|
||
```bash
|
||
# 运行 Debug 版本
|
||
./build/Debug/generate_smooth_path.exe
|
||
|
||
# 或运行 Release 版本
|
||
./build/Release/generate_smooth_path.exe
|
||
```
|
||
|
||
运行后会自动生成 6 个 CSV 文件在当前目录：
|
||
|
||
- ✅ `smooth_path.csv` - 默认平滑路径（5个关键点）
|
||
- ✅ `smooth_path_arc.csv` - 圆弧路径
|
||
- ✅ `smooth_path_scurve.csv` - S型曲线
|
||
- ✅ `smooth_path_complex.csv` - 复杂路径（10个关键点）
|
||
- ✅ `smooth_path_loop.csv` - 环形路径
|
||
- ✅ `smooth_path_figure8.csv` - 8字形路径
|
||
|
||
## 📚 类方法说明
|
||
|
||
`SmoothPathGenerator` 类提供以下静态方法：
|
||
|
||
### 1. `generateCircleArc()` - 生成圆弧路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
SmoothPathGenerator::generateCircleArc(
|
||
"output.csv", // 输出文件名
|
||
5.0, 0.0, // 圆心坐标 (center_x, center_y)
|
||
5.0, // 半径
|
||
M_PI, M_PI/2, // 起始角度和终止角度（弧度）
|
||
150 // 路径点数量
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
### 2. `generateSCurve()` - 生成S型曲线
|
||
|
||
```cpp
|
||
SmoothPathGenerator::generateSCurve(
|
||
"scurve.csv", // 输出文件名
|
||
0.0, 0.0, // 起点 (start_x, start_y)
|
||
10.0, 0.0, // 终点 (end_x, end_y)
|
||
2.5, // 控制点偏移量
|
||
200 // 路径点数量
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
### 3. `generateSpline()` - 生成样条曲线
|
||
|
||
```cpp
|
||
std::vector<PathPoint> key_points = {
|
||
PathPoint(0.0, 0.0),
|
||
PathPoint(3.0, 1.0),
|
||
PathPoint(6.0, 3.0),
|
||
PathPoint(9.0, 3.5),
|
||
PathPoint(12.0, 3.0)
|
||
};
|
||
|
||
SmoothPathGenerator::generateSpline(
|
||
"spline.csv", // 输出文件名
|
||
key_points, // 关键点数组
|
||
200, // 生成的总路径点数
|
||
0.5 // 张力参数 (0-1, 越大越紧)
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
### 4. `generateComplexPath()` - 生成复杂路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
// 自动生成一个包含10个关键点的复杂路径
|
||
SmoothPathGenerator::generateComplexPath("complex.csv", 300);
|
||
```
|
||
|
||
### 5. `generateLoop()` - 生成环形路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
SmoothPathGenerator::generateLoop(
|
||
"loop.csv", // 输出文件名
|
||
5.0, // 半径
|
||
300 // 路径点数量
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
### 6. `generateFigure8()` - 生成8字形路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
SmoothPathGenerator::generateFigure8(
|
||
"figure8.csv", // 输出文件名
|
||
4.0, // 8字大小
|
||
400 // 路径点数量
|
||
);
|
||
```
|
||
|
||
## 🎯 自定义使用示例
|
||
|
||
### 示例1：创建自己的平滑路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
#include "path_curve.h"
|
||
#include <vector>
|
||
|
||
int main() {
|
||
// 定义你的关键点
|
||
std::vector<PathPoint> my_points = {
|
||
PathPoint(0.0, 0.0), // 起点
|
||
PathPoint(2.0, 3.0), // 第一个转折点
|
||
PathPoint(5.0, 4.0), // 第二个转折点
|
||
PathPoint(8.0, 2.0), // 第三个转折点
|
||
PathPoint(10.0, 0.0) // 终点
|
||
};
|
||
|
||
// 生成样条曲线
|
||
PathCurve path;
|
||
path.generateSpline(my_points, 250, 0.4); // 250个点，张力0.4
|
||
|
||
// 保存为CSV
|
||
path.saveToCSV("my_custom_path.csv");
|
||
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 示例2：在代码中调用生成器
|
||
|
||
```cpp
|
||
#include "examples/generate_smooth_path.cpp" // 或者定义成头文件
|
||
|
||
int main() {
|
||
// 快速生成一个S型路径
|
||
SmoothPathGenerator::generateSCurve(
|
||
"warehouse_path.csv",
|
||
0.0, 0.0, // 从原点开始
|
||
20.0, 5.0, // 到达(20, 5)
|
||
5.0, // 较大的弯曲
|
||
300 // 高精度
|
||
);
|
||
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 示例3：批量生成多条路径
|
||
|
||
```cpp
|
||
int main() {
|
||
// 生成多条不同参数的路径
|
||
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
|
||
std::string filename = "path_" + std::to_string(i) + ".csv";
|
||
double radius = i * 2.0;
|
||
SmoothPathGenerator::generateLoop(filename, radius, 200);
|
||
}
|
||
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 🖥️ 在Qt GUI中使用
|
||
|
||
1. 运行 Qt GUI 程序：
|
||
```bash
|
||
./build/Debug/agv_qt_gui.exe
|
||
```
|
||
|
||
2. 在界面中选择 **"Path Type"** → **"Load from CSV"**
|
||
|
||
3. 在文件对话框中选择生成的任意 CSV 文件
|
||
|
||
4. 点击 **"Generate Control"** 查看效果
|
||
|
||
## 📊 CSV 文件格式
|
||
|
||
生成的 CSV 文件格式如下：
|
||
|
||
```csv
|
||
# Custom Path Data
|
||
# x(m), y(m), theta(rad), kappa(1/m)
|
||
0.000000, 0.000000, 0.310064, 0.000000
|
||
0.015153, 0.004855, 0.299013, 1.369770
|
||
0.030624, 0.009440, 0.278105, 1.221140
|
||
...
|
||
```
|
||
|
||
- **x, y**: 路径点坐标（米）
|
||
- **theta**: 切线方向角（弧度）
|
||
- **kappa**: 曲率（1/米）
|
||
|
||
## 🔧 常见问题
|
||
|
||
### Q1: 如何调整路径的平滑度？
|
||
|
||
修改 `tension` 参数（0-1）：
|
||
- `0.0`: 非常平滑，接近直线
|
||
- `0.5`: 适中平滑（推荐）
|
||
- `1.0`: 紧贴关键点，更多曲折
|
||
|
||
### Q2: 如何增加路径精度？
|
||
|
||
增加 `num_points` 参数：
|
||
- 简单路径: 100-200 点
|
||
- 复杂路径: 300-500 点
|
||
- 高精度需求: 500+ 点
|
||
|
||
### Q3: 生成的路径在哪里？
|
||
|
||
路径文件生成在程序运行的当前目录。如果从 `build/Debug/` 运行，文件会在 `build/Debug/` 目录下。
|
||
|
||
建议运行时切换到项目根目录：
|
||
```bash
|
||
cd C:/work/AGV/AGV运动规划/agv_path_tracking
|
||
./build/Debug/generate_smooth_path.exe
|
||
```
|
||
|
||
### Q4: 如何只生成 smooth_path.csv？
|
||
|
||
修改 `main()` 函数，只保留需要的生成代码，或者创建自己的简化版本。
|
||
|
||
## 📝 完整调用示例
|
||
|
||
```cpp
|
||
#include "path_curve.h"
|
||
#include <iostream>
|
||
#include <vector>
|
||
|
||
int main() {
|
||
// 方法1: 使用 PathCurve 类直接生成
|
||
PathCurve path1;
|
||
std::vector<PathPoint> points = {
|
||
PathPoint(0, 0),
|
||
PathPoint(5, 2),
|
||
PathPoint(10, 0)
|
||
};
|
||
path1.generateSpline(points, 200, 0.5);
|
||
path1.saveToCSV("method1.csv");
|
||
|
||
// 方法2: 使用 SmoothPathGenerator 封装类
|
||
SmoothPathGenerator::generateSCurve(
|
||
"method2.csv",
|
||
0, 0, 10, 0, 3.0, 200
|
||
);
|
||
|
||
std::cout << "Paths generated!" << std::endl;
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 🎓 进阶用法
|
||
|
||
### 自定义路径生成器
|
||
|
||
你可以继承或扩展 `SmoothPathGenerator` 类来添加更多路径类型：
|
||
|
||
```cpp
|
||
class MyPathGenerator : public SmoothPathGenerator {
|
||
public:
|
||
// 添加自定义路径类型
|
||
static bool generateZigZag(const std::string& filename,
|
||
int segments = 5,
|
||
double width = 2.0) {
|
||
std::vector<PathPoint> points;
|
||
for (int i = 0; i <= segments; i++) {
|
||
double x = i * 2.0;
|
||
double y = (i % 2) * width;
|
||
points.push_back(PathPoint(x, y));
|
||
}
|
||
|
||
PathCurve path;
|
||
path.generateSpline(points, segments * 50, 0.3);
|
||
return path.saveToCSV(filename);
|
||
}
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
## 📖 相关文档
|
||
|
||
- [PathCurve 类文档](include/path_curve.h)
|
||
- [Qt GUI 使用说明](QUICKSTART.md)
|
||
- [AGV 控制系统文档](README.md)
|
||
|
||
## ✅ 验证生成结果
|
||
|
||
使用 Python 可视化（如果安装了 matplotlib）：
|
||
|
||
```python
|
||
import pandas as pd
|
||
import matplotlib.pyplot as plt
|
||
|
||
# 读取CSV文件
|
||
df = pd.read_csv('smooth_path.csv', comment='#')
|
||
|
||
# 绘制路径
|
||
plt.figure(figsize=(10, 8))
|
||
plt.plot(df['x(m)'], df['y(m)'], 'b-', linewidth=2, label='Path')
|
||
plt.plot(df['x(m)'], df['y(m)'], 'ro', markersize=3)
|
||
plt.xlabel('X (m)')
|
||
plt.ylabel('Y (m)')
|
||
plt.title('Generated Smooth Path')
|
||
plt.grid(True)
|
||
plt.axis('equal')
|
||
plt.legend()
|
||
plt.show()
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
**作者**: AGV Path Tracking System
|
||
**最后更新**: 2025-11-13
|