基于ROS Motion Planning项目的MPC局部规划器问题分析与解决

MPC局部规划器加载失败问题分析

在ROS Motion Planning项目中使用MPC局部规划器时，可能会遇到动态库加载失败的问题。典型错误信息显示无法加载libmpc_planner.so和libOsqpEigen.so.0.8.1库文件，即使这些文件确实存在于系统路径中。

问题根源

该问题通常由以下几个原因导致：

1. 环境变量配置不当：系统无法正确找到动态库的安装路径
2. 依赖库版本冲突：不同版本的OSQP和OsqpEigen库之间存在兼容性问题
3. 路径解析异常：错误信息中显示的双斜杠路径"//"可能表明路径解析存在异常

解决方案

1. 重新安装依赖库：彻底卸载并重新安装osqp-eigen和osqp库
2. 检查环境变量：确保LD_LIBRARY_PATH包含所有必要的库路径
3. 验证库文件权限：确认动态库文件具有正确的可执行权限

MPC规划过程中的非凸优化问题

在成功加载MPC规划器后，可能会遇到优化求解器报错，提示问题是非凸的。这通常由以下原因引起：

1. 路径曲率异常：当路径曲率(kappa)值过小时，可能导致数值计算不稳定
2. 控制量超出限制：规划过程中产生的控制指令可能超出物理限制
3. 初始条件不合理：初始状态设置不当导致优化问题不可解

曲率问题的临时解决方案

在代码中添加对曲率值的检查逻辑，当检测到NaN值时将其重置为0。这种方法虽然能解决部分问题，但并非根本解决方案，建议后续进行更严格的数值稳定性处理。

MPC预测轨迹可视化

为了调试和分析MPC规划器的行为，可以可视化k时刻的预测轨迹。实现要点包括：

1. 状态预测：基于运动学模型向前推理若干时间步
2. 坐标转换：将相对坐标转换为odom坐标系下的真实坐标
3. 可视化发布：通过ROS话题发布预测轨迹用于RViz显示

需要注意的是，预测轨迹的起始点应与机器人当前位置一致，轨迹长度应与预测时域和控制时域参数匹配。

项目改进方向

最新版本的项目已经通过Conan工具管理OSQP依赖，并移除了OsqpEigen，从根本上解决了库加载问题。对于数值稳定性问题，建议：

1. 增加输入参数的合法性检查
2. 实现更鲁棒的异常处理机制
3. 优化QP问题的构造过程，确保问题始终是凸的

这些改进将显著提升MPC规划器在各种场景下的稳定性和可靠性。