ROS学习笔记(9)---ros-navigation的应用

这篇文章用于记录如何理解及调用ROS中的导航功能包ros-navigation，对机器人做导航。

1. 框架

move_base

定位：核心节点，是导航过程运动控制的最终执行机构。通过订阅move_base_simple/goal来获取目标点
插件：

1. global_planner：用于全局路径规划
2. local_planner：用于局部路径规划
3. golobal_costmap：全局代价地图用于描述全局环境信息
4. local_costmap：局部代价地图用于描述局部环境信息
5. recovery_behaviors：恢复策略用于机器人碰到障碍后自动进行逃离恢复

amcl

定位：利用粒子滤波算法实现机器人的全局定位，为机器人导航提供全局位置信息。

map_server

定位：通过调用前面SLAM建图得到的地图为导航提供环境地图信息。

状态信息

1. 坐标系变换信息：tf
2. 里程计信息：odom
3. 激光雷达信息：scan

2. 动态参数的获取（速度， 加速度）

主要涉及到 local planners ：

1. dynamic window approach (DWA)
2. timed elastic band (TEB).

3. Glabal Planner

carrot_planner

方式：若目标点是障碍，则将目标点沿着机器人与目标点构成的向量，向机器人方向移动。

优点：在目标点不可达的情况下也可以靠近目标点

缺点：复杂地形不可靠

navfn

方式：使用Dijkstra算法

参考资料：https://blog.csdn.net/qq_35644234/article/details/60870719

global_planner

支持A*， toggling quadratic approximation， toggling grid path

参数详解：

保持默认设置的参数：

1. allow unknown(true)
2. use dijkstra(true),
3. use quadratic(true)
4. use grid path(false)
5. old navfn behavior(false)

需修改参数：

1. visualize potential->true 使用rviz显示可视化界面
2. cost factor
3. neutral cost
4. lethal cost
   代价计算： cost = neutral cost + cost factor * lethal cost

4. Local Planner

（1）Dynamic Window Approach（DWA）

步骤：

1. 速度采样（x，y，w）
2. Froward Simulation
   参数：
   sim_time：预测时长，2-5s较好，推荐4s
   veclocity samples：x,y方向以及转向角的采样点个数，推荐vx_sample = 20, vth_samples = 40
   simulation granularity：表示轨迹的取点频率，默认值为0.025够用了
3. Trajactory Scoring
   目标：选择最低的cost的路径
   path_distance_bias：逼近global_path的代价权重 （参考值：32）
   goal_distance_bias：达到goal的代价权重（参考值：20）
   occdist_scale：防止碰撞的代价权重（参考值：0.02）
4. 选择高分路径
5. 重复

其他参数

5. Costmap Parameters

（1）footprint

定义：机器人的轮廓，用于计算机器人模型的内切和外切圆。
应用：存储形式为二维数组的形式，一个个点构成了轮廓。一般定义footprint略微大于机器人的实际尺寸。

（2）inflation

参数：

1. inflation radius
   定义了零代价点与障碍之间的距离。
2. cost scaling factor
   比例因子，数值越大表示cost下降曲线越陡峭

（3）costmap resolution

定义：local costmap和global costmap都有对应的分辨率（resolution），如果分辨率过低，在一些狭窄入口可能会过不去。

（4）voxel layer

定义：三维数据，记录了障碍的位置，表现形式为有确定位置的一个个三维像素块。
参数：

6. ACML

两个模型

1. motion model：依赖里程计（odometry model）的信息
2. measurement model：依赖雷达（laser scan）的信息

LaserScan

参数

两种模型的参数设置

7. Recovery Behavior

两种方式：

1. clear costmap recovery
2. rotate recovery

参数设置：

行为的参数一般保持默认值。对于触发recovery的参数：sim_time和reset_distance，前者相对较高的状态下，后者也最好拉高，这样子可以去掉很多无用的路径，方便local planner找到更优的路径。

最后

以上就是包容黑猫为你收集整理的ROS学习笔记(9)---ros-navigation的应用的全部内容，希望文章能够帮你解决ROS学习笔记(9)---ros-navigation的应用所遇到的程序开发问题。

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