實時建立環(huán)境地圖并定位，要依靠于昂貴的激光雷達亦渗，不過現(xiàn)在有了可替代的工具挖诸，可以偽造出激光雷達的效果，算是偽造吧法精。
可替代的工具是微軟的Kinect和Asus Xtion相機多律。可以看depthimage_to_laserscan和kinect_2d_scanner 兩個包的內容搂蜓。
這一章主要以3個包的內容展開航行的設計：
- move_base：在給定的參考系內移動機器人到指定點
- gmapping：由激光雷達數(shù)據(jù)生成地圖（或者深度相機數(shù)據(jù)）
- amcl：在已有的地圖內定位機器人
完成了上面這些之后狼荞，我們就可以實現(xiàn)命令機器人去地圖內的任意位置并且它會自動避障。關于SLAM理論洛勉，可以查看此文章：Artificial Intelligence
1 使用move_base規(guī)劃路徑及避障
1.1 使用move_base指定航行目標
move_base使用 MoveBaseActionGoal message ，看一下消息的定義：
rosmsg show MoveBaseActionGoal
會顯示以下信息：
[move_base_msgs/MoveBaseActionGoal]:
std_msgs/Header header
uint32 seq
time stamp
string frame_id
actionlib_msgs/GoalID goal_id
time stamp
string id
move_base_msgs/MoveBaseGoal goal
geometry_msgs/PoseStamped target_pose
std_msgs/Header header
uint32 seq
time stamp
string frame_id
geometry_msgs/Pose pose
geometry_msgs/Point position
float64 x
float64 y
float64 z
geometry_msgs/Quaternion orientation
float64 x
float64 y
float64 z
float64 w
這個看起來有點復雜如迟，我們下面會使用簡單一點的東西來指定目標收毫。
1.2 為路徑規(guī)劃配置參數(shù)
move_base運行之前需要設置四個文件。這些文件定義了障礙殷勘，機器人半徑此再，路徑需要規(guī)劃多遠，機器人運行多快等玲销。
這四個設置文件可以在config文件夾下找到：
- base_local_planner_params.yaml
- costmap_common_params.yaml
- global_costmap_params.yaml
- local_costmap_params.yaml
1.3 仿真測試move_base
move base節(jié)點需要一個環(huán)境地圖才能運行输拇，不過使用一個空地圖也是可以的。我們后面會使用真正的地圖贤斜。rbx1_navpackage包含了一個空地圖叫做blank_map.pgm策吠，它在maps的子目錄下。描述文件叫blank_map.yaml瘩绒。啟動move_base節(jié)點和空地圖的啟動文件叫fake_move_base_blank_map.launch猴抹，它在launch的子目錄下。
現(xiàn)在來看一下啟動文件锁荔。
<launch>
<!-- Run the map server with a blank map -->
<node name="map_server" pkg="map_server" type="map_server" args="$(find rbx1_nav)/maps/blank_map.yaml"/>
<include file="$(find rbx1_nav)/launch/fake_move_base.launch" />
<!-- Run a static transform between /odom and /map -->
<node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_map_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /map /odom 100" />
</launch>
首先在一個空白地圖上啟動了mao_server node.地圖的描述文件就是那個.yaml文件.
然后加載了fake_move_base.launch文件,它啟動了move_base node并且加載了必要的參數(shù).
最后,因為我們使用了空白的地圖并且我們的仿真機器人沒有傳感器,機器人不能使用掃描數(shù)據(jù)定位.我們對機器人量程框架和地圖框架,或者說坐標系,做一個靜態(tài)的簡單對應,換句話說,就是假設機器人的編碼器能夠獲得理想的數(shù)據(jù).
然后我們再看一下fake_move_base.launch文件:
<launch>
<node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen" clear_params="true">
<rosparam file="$(find rbx1_nav)/config/fake/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" />
<rosparam file="$(find rbx1_nav)/config/fake/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />
<rosparam file="$(find rbx1_nav)/config/fake/local_costmap_params.yaml" command="load" />
<rosparam file="$(find rbx1_nav)/config/fake/global_costmap_params.yaml" command="load" />
<rosparam file="$(find rbx1_nav)/config/fake/base_local_planner_params.yaml" command="load" />
</node>
</launch>
這個啟動文件運行了move_base node和五個rosparam來導入?yún)?shù).costmap_common_params.yaml導入了兩次,是為了把這些參數(shù)同時設置在global_costmap namespace 和 local_costmap namespace.使用后面的ns來指定.
要在仿真中嘗試,首先啟動ArbotiX仿真器:
roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch
這里可以換成別的機器人.
然后在空白地圖上啟動move_base node:
roslaunch rbx1_nav fake_move_base_blank_map.launch
如果你還沒有運行過RViz,可以使用配置好的參數(shù)文件啟動:
rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/nav.rviz
現(xiàn)在我們已經準備好了使用move_base控制機器人,而不是簡單的使用Twist消息.
為了測試一下.首先我們讓機器人前進1米.現(xiàn)在我們的機器人位于(0,0,0)在/map坐標系和/base_link坐標系.我們可以使用任意一個坐標系指定這次移動.
然而,第一次移動并不能讓機器人到達準確的位置,隨后的誤差要靠/base_link坐標系去比較消除.所以我們最好在/map上面設定目標.指令如下:
rostopic pub /move_base_simple/goal geometry_msgs/PoseStamped \
'{ header: { frame_id: "map" }, pose: { position: { x: 1.0, y: 0, z:
0 }, orientation: { x: 0, y: 0, z: 0, w: 1 } } }'
把機器人移動回原點,只要停止剛才的命令,然后按照相同的格式輸入原點坐標就可以了,像下面這樣:
rostopic pub /move_base_simple/goal geometry_msgs/PoseStamped \
'{ header: { frame_id: "map" }, pose: { position: { x: 0, y: 0, z:
0 }, orientation: { x: 0, y: 0, z: 0, w: 1 } } }'
你可以看到一個細細的綠線,那個是全局路徑規(guī)劃,還可以看到一個紅線,是實時更新的本地路徑規(guī)劃.想要更為清晰的看到這兩條線,可以在RViz上面關掉Odometry, Goal
Pose and Mouse Pose,然后重新運行上面的命令.
綠色的路徑比較平坦,是因為這中間沒有任何的障礙,另外,它還跟我們的一些參數(shù)設置有關.比如,pdist_scale (0.4) and gdist_scale (0.8),還有最大線速度( max_vel_x ).我們的局部路徑,跟我們的全局規(guī)劃路徑相差很大,想要讓我們的機器人更加貼近我們的全局規(guī)劃路徑,我們可以使用rqt_reconfigure增大pdist_scale參數(shù)或者減小max_vel_x.
再打開一個新窗口,啟動rqt_reconfigure:
rosrun rqt_reconfigure rqt_reconfigure
然后,打開move_base->TrajectoryPlannerROS,把pdist_scale設置的大一點,比如0.8,然后把gdist_scale設置的小一點,比如0.4.然后重新運行運動指令,看看有什么變化.
好像是好了很多.
pdist_scale: 0.8//控制器距離給定的路徑有多近的加權值
gdist_scale: 0.4////控制器試圖達到局部目標蟀给，或者是控制速度的加權值
1.4 使用點擊指定目標
我們剛剛是使用nav.rviz文件啟動RViz的,這樣我們可以直接點擊2D Nav Goal在地圖上指定目標.點擊時不要放開,可以旋轉改變設定目標的方向.
我們可以再RViz的窗口上看到設置信息:
1.5 使用move_base導航一個正方形
我們最好重新開始,關掉之前所有的node,然后:
roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch
roslaunch rbx1_nav fake_move_base_blank_map.launch
rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/nav.rviz
然后執(zhí)行命令:
rosrun rbx1_nav move_base_square.py
程序里面有很多注釋,可以自己打開看一下.
1.6 避障
move_base最厲害的一點是,它可以在到達指定位置的同時躲避障礙.局部路徑規(guī)劃會重新計算路徑.
我們將會打開一個帶有障礙的地圖,然后仍然使用move_base_square.py運行機器人,看它是否會避開障礙,并且到達目標.
首先打開地圖:
roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch
然后清理到move_base節(jié)點的資源:
rosparam delete /move_base
這個命令會清理掉所有move_base已經退出的參數(shù),它的清理程度僅次于重啟roscore.
然后運行加載地圖和move_base:
roslaunch rbx1_nav fake_move_base_map_with_obstacles.launch
然后運行RViz:
rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/nav_obstacles.rviz
黃色的部分就是障礙,其他顏色代表一個擴大的安全距離的緩沖.
也可以使用點擊,像之前那樣,設定目標.
