ROS小车研究笔记2/25/2023自动导航-Toy模板网

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使用说明：

1 将小车手动放在地图起点或者通过rviz设置起点

2 运行导航launch文件

roslaunch turn_on_wheeltec_robot navigation.launch
rviz (运行rviz终端)

ROS小车研究笔记2/25/2023自动导航

要在rviz里设置起点，使用2D Pose Estimate，点击地图位置选择小车初始位置，向一个方向拖动（产生绿色箭头）设置小车朝向

3 启动导航
使用2D Navi Goal，点击地图选择导航目标位置，向一个方向拖动（产生紫色箭头）设置到达目标后小车的朝向

4 添加或更改地图
ROS小车研究笔记2/25/2023自动导航

在状态栏左侧的Map下，可以选择rviz中订阅的话题。其中/map为预先导入的地图文件。/costmap为导航中实时的代价图。

如果要添加新地图，可以点左下角add键，选择新的Map

在该系统里，/map话题对应的地图为turn_on_wheeltec_robot/map/WHEELTEC.yaml文件。如果要切换地图，可以在navigation.launch文件里修改地图选择

launch文件位置/wheeltec_robot/src/turn_on_wheeltec_robot/launch

 <!-- 设置需要用于导航的地图  -->
 <arg name="map_file" default="$(find turn_on_wheeltec_robot)/map/WHEELTEC.yaml"/>
 <node name="map_server_for_test" pkg="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)">
 </node>

自主导航原理简介：

ROS小车研究笔记2/25/2023自动导航
如图是ROS自主导航框架。里面不同类型节点由不同颜色标记。白色节点为导航必须模块，在ROS中提供了现成的实现，不需要自主开发。灰色节点为可选项，可以提高导航精度，也在ROS中有实现。蓝色的节点需要我们自己开发

节点介绍：

1 global_planner, local_planner, global_costmap, local_costmap, 和 recovery_behaviors

在标定小车起点和目标点后，global_planner程序会先根据地图算出全局的代价图global_costmap，并得到一条使总代价最小的预设路径。

在小车行进中，local_planner会根据全局代价图在小车周围的一部分（即local_costmap）进行路径调整和避障，并试图让路径和规划好的全局路径接近。

如果小车发现无论如何规划都无法找到合适路径（如小车被障碍物围住），会启用recovery_behavior，即设定的某些特定动作（如原地打转）来试图恢复路径。

代价图：
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代价地图即为在障碍物周围画出一片安全区域称为膨胀区。膨胀区即为小车可能和障碍物碰撞的区域，而碰撞概率即被称为代价。距离障碍物越近，越有可能出现碰撞，因此代价也会越高，这在地图上表现即为膨胀区颜色变深。

global_planner会根据录入的地图计算出代价地图，并规划出总代价最低的路径。而在小车前进中local_planner会根据局部代价地图对最优路径进行调整。

2 amcl

amcl是一个基于雷达的全局定位方法。该方法定位原理依靠蒙特卡洛定位方法。该方法会在小车周围随机生成粒子，类似于小车不同位置，不同方向的“分身”。每一个粒子具有和机器人相同的速度，但是沿各自的方向运动，会和机器人逐渐远离。当机器人使用传感器检测得到当前状态时（如和障碍物的距离），状态相似的粒子会被保留并复制，而状态差距大的粒子会被删除。在按一定频率多轮筛选粒子后，粒子聚集的位置就近似为机器人实际位置。

amcl相当于里程计定位的优点是不会出现累积偏差，但缺点在于计算量较大
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里程计定位的方法被称为航迹推测，利用机器人运动轨迹推出和初始位置的差距。该定位建立了/base_frame和/odom_frame的坐标关系