1、概述ROS的二維導(dǎo)航功用包，簡(jiǎn)略來(lái)講，就是依據(jù)輸入的里程計(jì)等傳感器的信息流跟機(jī)器人的全局地位，經(jīng)由過(guò)程導(dǎo)航算法，計(jì)較得出安全可靠的機(jī)器人速率控制指令?？墒?，若何正在特定的機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功用包的功用，倒是一件較為龐大的工程。作為導(dǎo)航功用包利用的需要先決條件，機(jī)器人必需運(yùn)轉(zhuǎn)ROS，宣布tf變更樹(shù)，并宣布利用ROS動(dòng)靜類型的傳感器數(shù)據(jù)。同時(shí)，為了讓機(jī)器人更好的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航使命，開(kāi)發(fā)者還要依據(jù)機(jī)器人的外形尺寸跟機(jī)能，設(shè)置導(dǎo)航功用包的一些參數(shù)。
2、硬件要求只管導(dǎo)航功用包計(jì)劃得盡量通用，可是依然對(duì)機(jī)器人的硬件有以下三個(gè)要求：導(dǎo)航功用包僅對(duì)差分等輪式機(jī)器人無(wú)效，而且假定機(jī)器人可間接利用速率指令停止節(jié)制，速率指令的格局為：x標(biāo)的目的速率、y標(biāo)的目的速率、速率向量角度。導(dǎo)航功用包要求機(jī)器人必需裝置有激光雷達(dá)等二維立體測(cè)距設(shè)備。導(dǎo)航功用包以正方型的機(jī)器人為模子停止開(kāi)辟，以是關(guān)于正方形或許圓形形狀的機(jī)器人撐持度較好，而關(guān)于其他形狀的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，雖然依然可以畸形利用，可是顯示則很有能夠欠安。
3、機(jī)器人設(shè)置導(dǎo)航功用包的布局如上圖所示，正在本人的機(jī)器人平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自立導(dǎo)航，簡(jiǎn)略來(lái)講，就是依照上圖將須要的功用依照需要實(shí)現(xiàn)便可。此中紅色的部門(mén)是ROS功用包曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)的部門(mén)，沒(méi)有須要咱們來(lái)實(shí)現(xiàn)，灰色的是可選的部門(mén)，也由ROS實(shí)現(xiàn)，正在利用中依據(jù)需要利用，須要存眷的重點(diǎn)部門(mén)是藍(lán)色部門(mén)，這些須要咱們依據(jù)輸入輸出的要求實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功用。
3.1、ROS起首，請(qǐng)確保您的機(jī)器人裝置了ROS框架。
3.2、tf變更(sensortransforms)導(dǎo)航功用包要求機(jī)器人以tf樹(shù)的情勢(shì)宣布各個(gè)相關(guān)參考系的變更關(guān)聯(lián)。
3.3、傳感器信息(sensorsources)導(dǎo)航功用包須要收羅機(jī)器人的傳感器信息，以到達(dá)及時(shí)避障的后果。這些傳感器要求可能經(jīng)由過(guò)程ROS宣布sensor_msgs/LaserScan或許sensor_msgs/PointCloud格局的動(dòng)靜，也就是二維雷達(dá)信息或許三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。ROS社區(qū)曾經(jīng)撐持大部分激光雷達(dá)、Kinect等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，可以間接利用社區(qū)供給的驅(qū)動(dòng)功用包宣布滿足要求的傳感器信息。若是您利用的傳感器不ROS撐持，或許您念利用本人的驅(qū)動(dòng)，也可以本人將傳感器信息封裝成要求的格局。
3.4、里程計(jì)信息(odometrysource)導(dǎo)航功用包要求機(jī)器人宣布nav_msgs/Odometry格局的里程計(jì)信息，同時(shí)正在也要宣布響應(yīng)的tf變更。
物流中心自動(dòng)分揀機(jī)器人3.5、機(jī)器人控制器導(dǎo)航功用包終極的輸出是針對(duì)機(jī)器人geometry_msgs/Twist格局的控制指令，那便要求機(jī)器人節(jié)制節(jié)點(diǎn)具有解析控制指令中速率、角度的才能，而且終極經(jīng)由過(guò)程這些指令節(jié)制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方針。
3.6、輿圖輿圖并不是導(dǎo)航功用所必須的。
4、導(dǎo)航功用包集的設(shè)置正在知足以上前提的條件下，咱們?nèi)メ槍?duì)導(dǎo)航功用停止一些設(shè)置。
4.1、創(chuàng)立一個(gè)功用包起首，咱們須要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)功用包，用來(lái)存儲(chǔ)導(dǎo)航須要用到的一切的配置文件跟launch啟動(dòng)文件。正在創(chuàng)立功用包的時(shí)間，咱們須要增添相關(guān)的一切依附，包羅機(jī)器人設(shè)置中利用到的功用包，當(dāng)然不要健忘了move_base功用包，由于該包有良多咱們前面須要用到的接口。找到適合的地位，輸入以下下令去創(chuàng)立包：catkin_create_pkgmy_robot_name_2dnavmove_basemy_tf_configuraTIon_depmy_odom_configuraTIon_depmy_sensor_configuraTIon_dep
4.2、創(chuàng)立機(jī)器人啟動(dòng)文件此刻，咱們?cè)?jīng)有了一個(gè)存儲(chǔ)各類文件的事情空間，下一步，咱們?nèi)?chuàng)立一個(gè)機(jī)器人啟動(dòng)文件，用來(lái)啟動(dòng)機(jī)器人設(shè)置中所提到的一切硬件，并宣布響應(yīng)的動(dòng)靜跟變更關(guān)聯(lián)。
翻開(kāi)
讓咱們?nèi)ゾ唧w的解讀以上內(nèi)容的含意：
這部分代碼用來(lái)啟動(dòng)機(jī)器人的傳感器，依據(jù)以上格局，點(diǎn)竄您所利用到的傳感器驅(qū)動(dòng)包稱號(hào)、類型、定名等信息，而且增添驅(qū)動(dòng)包節(jié)點(diǎn)須要利用到的參數(shù)。當(dāng)然，若是您須要利用多個(gè)傳感器，可以利用不異的方式，啟動(dòng)多個(gè)傳感器的驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
這部分代碼用來(lái)啟動(dòng)機(jī)器人上的里程計(jì)，依據(jù)須要點(diǎn)竄功用包名、類型、節(jié)點(diǎn)名、參數(shù)。
這部分代碼須要啟動(dòng)機(jī)器人相關(guān)的坐標(biāo)變更。
4.3、價(jià)值輿圖的設(shè)置(local_costmap)(global_costmap)導(dǎo)航功用包利用兩種價(jià)值輿圖存儲(chǔ)周圍環(huán)境中的阻礙信息，一種用于全局門(mén)路計(jì)劃，一種用于當(dāng)?shù)亻T(mén)路計(jì)劃跟及時(shí)避障。兩種價(jià)值輿圖須要利用一些配合跟自力的配置文件：通用配置文件，全局計(jì)劃配置文件，當(dāng)?shù)赜?jì)劃配置文件。以下將具體講授那三種配置文件：
通用配置文件（CommonConfiguration(local_costmap)(global_costmap)）價(jià)值輿圖用來(lái)存儲(chǔ)周圍環(huán)境的阻礙信息，此中須要說(shuō)明輿圖存眷的機(jī)器人傳感器動(dòng)靜，以便于地圖信息停止更行。針對(duì)兩種價(jià)值輿圖通用的設(shè)置選項(xiàng)，創(chuàng)立名為costmap_common_的配置文件：obstacle_range:2.5raytrace_range:3.0footprint:[[x0y0][x1y1]...[xnyn]]#robot_radius:ir_of_robotinflation_radius:0.55
observation_sources:laser_scan_sensorpoint_cloud_sensor
laser_scan_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:LaserScantopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
快遞分揀機(jī)器人哪個(gè)品牌好point_cloud_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:PointCloudtopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
具體解析以上配置文件的內(nèi)容：obstacle_range:2.5raytrace_range:3.0
那兩個(gè)參數(shù)用來(lái)設(shè)置價(jià)值輿圖中障礙物的相關(guān)閾值。obstacle_range參數(shù)用來(lái)設(shè)置機(jī)器人檢測(cè)障礙物的最大規(guī)模，設(shè)置為2.5意為正在2.5米規(guī)模內(nèi)檢測(cè)到的阻礙信息，才會(huì)正在輿圖中停止更新。raytrace_range參數(shù)用來(lái)設(shè)置機(jī)器人檢測(cè)自由空間的最大規(guī)模，設(shè)置為3.0意為正在3米規(guī)模內(nèi)，機(jī)器人將依據(jù)傳感器的信息，消除規(guī)模內(nèi)的自由空間。footprint:[[x0y0][x1y1]...[xnyn]]#robot_radius:ir_of_robotinflation_radius:0.55
這些參數(shù)用來(lái)設(shè)置機(jī)器人正在二維輿圖上的占用面積，若是機(jī)器人形狀是圓形，則須要設(shè)置機(jī)器人的形狀半徑。一切參數(shù)以機(jī)器人的中間作為坐標(biāo)面。inflation_radius參數(shù)是設(shè)置障礙物的收縮參數(shù)，也就是機(jī)器人該當(dāng)與障礙物連結(jié)的最小平安距離，這里設(shè)置為0.55意為為機(jī)器人計(jì)劃的門(mén)路該當(dāng)與機(jī)器人連結(jié)0.55米以上的平安距離。observation_sources:laser_scan_sensorpoint_cloud_sensor
observation_sources參數(shù)列出了價(jià)值輿圖須要存眷的一切傳感器信息，每一個(gè)傳感器信息皆將正在后邊列出詳細(xì)信息。laser_scan_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:LaserScantopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
以激光雷達(dá)為例，sensor_frame標(biāo)識(shí)傳感器的參考系稱號(hào)，data_type默示激光數(shù)據(jù)或許點(diǎn)云數(shù)據(jù)利用的動(dòng)靜類型，topic_name默示傳感器宣布的話題稱號(hào)，而marking跟clearing參數(shù)用來(lái)默示是不是須要利用傳感器的及時(shí)信息去增添或清晰價(jià)值輿圖中的障礙物信息。
全局計(jì)劃配置文件（GlobalConfiguration(global_costmap)）全局計(jì)劃配置文件用來(lái)存儲(chǔ)用于全局價(jià)值輿圖的設(shè)置參數(shù)，咱們利用global_costmap_去定名，內(nèi)容以下：global_costmap:global_frame:/maprobot_base_frame:base_linkupdate_frequency:5.0static_map:true
global_frame參數(shù)用來(lái)默示全局價(jià)值輿圖須要正在阿誰(shuí)參考系下運(yùn)轉(zhuǎn)，這里咱們?nèi)∩崃薽ap這個(gè)參考系。robot_base_frame參數(shù)默示價(jià)值輿圖可以參考的機(jī)器人本體的參考系。update_frequency參數(shù)絕地全局地圖信息更新的頻次，單元是Hz。static_map參數(shù)決意價(jià)值輿圖是不是須要依據(jù)map_server供給的地圖信息停止初始化，若是您沒(méi)有須要利用已有的輿圖或許map_server，最好將該參數(shù)設(shè)置為false。
當(dāng)?shù)赜?jì)劃配置文件（LocalConfiguration(local_costmap)）當(dāng)?shù)赜?jì)劃配置文件用來(lái)存儲(chǔ)用于當(dāng)?shù)貎r(jià)值輿圖的設(shè)置參數(shù)，定名為local_costmap_，內(nèi)容以下：local_costmap:global_frame:odomrobot_base_frame:base_linkupdate_frequency:5.0publish_frequency:2.0static_map:falserolling_window:truewidth:6.0height:6.0resolution:0.05
"global_frame""robot_base_frame""update_frequency"跟"static_map"參數(shù)的意思與全局計(jì)劃配置文件中的參數(shù)不異。
物流分揀機(jī)器人操作publish_frequency設(shè)置價(jià)值輿圖宣布可視化信息的頻次，單元是Hz。rolling_window參數(shù)是用來(lái)設(shè)置正在機(jī)器人挪動(dòng)進(jìn)程中是不是須要滾動(dòng)窗口，以連結(jié)機(jī)器人處于中間地位。"width""height"跟"resolution"設(shè)置設(shè)置價(jià)值輿圖少。分辨率可以設(shè)置的與靜態(tài)輿圖分歧，可是普通環(huán)境下二者是不異的。
4.4當(dāng)?shù)赜?jì)劃器設(shè)置當(dāng)?shù)赜?jì)劃器base_local_planner的次要作用是依據(jù)計(jì)劃的全局門(mén)路，計(jì)較宣布給機(jī)器人的速率指令。該計(jì)劃器須要咱們依據(jù)機(jī)器人的規(guī)格，設(shè)置一些響應(yīng)的參數(shù)。咱們創(chuàng)立名為base_local_planner_的配置文件：TrajectoryPlannerROS:max_vel_x:0.45min_vel_x:0.1max_vel_theta:1.0min_in_place_vel_theta:0.4
acc_lim_theta:3.2acc_lim_x:2.5acc_lim_y:2.5
holonomic_robot:true
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