ROS Navigation的global_planner类继承关系与实现算法

ROS的navigation包中的global_planner详细解释了如何在nav_core接口上实现全局路径规划,包括A*和Dijkstra算法的运用。global_planner通过calculatePotentials接口计算网格潜力,并通过Traceback找到全局路径。最终,通过makePlan进行路径平滑并发布。使用时,可以通过配置move_base参数来选择global_planner而非默认的navfn。

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navigation包里有一个nav_core,是一个纯粹的接口package,里面规定了核心的几个类应该有基本功能。BaseGlobalPlanner是全局导航的接口,规定一个功能函数makePlan,给定起始跟目标,输出路径(一系列pose)走过去;BaseLocalPlanner规定了一个核心函数computeVelocityCommands,就是计算局部地图内的下一步控制指令(线速度,角速度);还有一个RecoveryBehavior,规定一个runBehavior,在小车卡住情况下执行运动恢复,回到正常的导航状态。

global_planner

在nav_core的global_planner中的继承关系:

可以知道在nav_core的接口上,又提供了carrot_planner::CarrotPlanner,navfn::NavfnROS,这里介绍的是global_planner::GlobalPlanner的实现。
在全局规划中,提供了例如A star和Dijstra算法;提供处理规划之后的路径的类型的算法。

expander规定了calculatePotentials的接口,根据costmap跟起始终止点计算网格的potential。关于算法,D..就不看了,A*的算法思想如下:

A* Algorithm
cost      // the cost of every grid in the map
potential // the cost of every grid from the start node
OPEN      // the set of nodes to be evaluated
CLOSED    // the set of nodes already evaluated
add the start node to OPEN
loop
    current = node in OPEN with the lowest f_cost  // from cost list
    remove current from OPEN
    add current to CLOSED
    if current is the target node  // path has been found
        return 
    foreach neighbor of the current node
        if neighbour is not traversable or neighbor is in CLOSED
            skip to the 
<think>嗯,用户问的是在下载完jps_global_planner包之后该怎么做。首先,我需要确认jps_global_planner是什么。JPS通常指的是Jump Point Search,是一种路径规划算法,常用于机器人导航,尤其是在ROS(机器人操作系统)环境中。所以这个包很可能是一个ROS包,用于全局路径规划。 用户可能是ROS的新手,可能刚刚开始学习路径规划,或者在项目中需要用到这个算法。他们下载了包,但不知道后续步骤。这时候,我需要先考虑一般的ROS包安装流程。通常步骤包括安装依赖、编译包、配置环境,然后在启动文件中使用。 不过,也有可能用户已经完成了一些步骤,但遇到了问题,比如编译错误或者运行时找不到节点。这时候需要更详细的故障排除步骤。但根据问题描述,用户只是需要基本的安装和使用指导,所以应该先提供标准的流程。 首先,安装依赖项是关键。ROS包通常会有package.xml文件,里面列出了依赖。用户可能需要用rosdep来安装这些依赖。如果用户没有运行过rosdep install,可能会导致编译失败。 接下来是编译,使用catkin_make或者catkin build,这取决于用户的工作空间设置。需要确保他们在正确的工作空间下,并且已经source了setup.bash文件。如果用户没有正确source环境变量,可能会导致找不到包的情况。 然后,配置使用这个规划器。在ROS导航堆栈中,通常需要修改move_base的参数,指定全局规划器为jps_global_planner。用户可能需要修改yaml配置文件,并确保插件已经正确注册到ROS的插件系统中。这里可能需要添加必要的launch文件参数或者修改现有的导航参数。 另外,可能需要注意ROS的版本。不同的ROS版本(如Melodic、Noetic、Foxy)可能有不同的配置方式。比如,在Noetic中,某些包的名称可能有变化,或者依赖的库版本不同。需要提醒用户根据自己使用的ROS版本进行调整。 用户可能遇到的常见问题包括:依赖项未安装导致编译失败,路径配置错误导致找不到包,参数设置不正确导致规划器无法启动,或者地图数据的问题导致规划失败。这时候,建议用户查看编译输出的错误信息,检查launch文件和参数配置,以及使用RViz来可视化路径规划的结果。 可能还需要提供示例代码或具体的命令行指令,比如如何修改move_base的参数文件,如何运行launch文件,以及如何测试规划器是否正常工作。此外,提醒用户查阅官方文档或GitHub仓库的README文件,可能会有特定的安装说明或已知问题。 还有,用户可能没有意识到需要将jps_global_planner作为插件添加到move_base中,这涉及到在package.xml和CMakeLists.txt中导出插件,以及在参数文件中设置base_global_planner。可能需要详细说明这些步骤,或者提供代码片段。 最后,应该建议用户在遇到具体错误时提供更多信息,比如编译错误日志或运行时的问题,这样可以帮助进一步诊断问题。同时,推荐相关的资源,如ROS Wiki、论坛或GitHub issues页面,以便用户自主查找解决方案。在</think>下载完 `jps_global_planner` 包后(假设是 ROS 中的路径规划算法包,如 **Jump Point Search** 的全局规划器),通常需要以下步骤进行配置和使用。以下是详细流程: --- ### **1. 安装依赖** - **检查依赖项**:查看 `jps_global_planner` 的 `package.xml` 或文档,安装缺少的依赖(如 `roscpp`、`nav_core` 等)。 ```bash sudo apt-nav-core ros-<你的ROS版本>-costmap-2d # 例如:ROS Noetic sudo apt-get install ros-noetic-nav-core ros-noetic-costmap-2d ``` - **运行 `rosdep`**(可选): 如果包提供了依赖声明,进入包目录执行: ```bash rosdep install --from-paths src --ignore-src -y ``` --- ### **2. 编译包** - **将包放入 ROS 工作空间**: 将下载的 `jps_global_planner` 文件夹移动到你的 Catkin 工作空间的 `src` 目录下(例如 `~/catkin_ws/src`)。 - **编译**: ```bash cd ~/catkin_ws catkin_make # 或 catkin build(若使用 catkin-tools) ``` - **刷新环境**: ```bash source devel/setup.bash ``` --- ### **3. 配置 ROS 导航堆栈** `jps_global_planner` 通常需要 ROS导航包(如 `move_base`)集成: 1. **修改 `move_base` 参数**: 在 `move_base` 的配置文件(如 `global_planner_params.yaml`)中指定规划器: ```yaml base_global_planner: jps_global_planner/JPSPlannerROS ``` 2. **插件注册**: 确保 `jps_global_planner` 的插件已注册。在包的 `package.xml` 和 `CMakeLists.txt` 中,需包含似以下声明: ```xml <export> <nav_core plugin="${prefix}/path_to_plugin.xml"/> </export> ``` --- ### **4. 运行测试** - **启动仿真环境**: 使用 Gazebo 或 Stage 加载地图和机器人模型。 ```bash roslaunch your_robot_navigation your_navigation.launch ``` - **调用规划器**: 通过 RViz 发送目标点,观察 `jps_global_planner` 生成的全局路径。 --- ### **常见问题排查** 1. **编译错误**: - 检查依赖项是否完整(如 Eigen3、OpenCV 等)。 - 确保 ROS 版本包的兼容性(如 Noetic 使用 C++14/17)。 2. **规划器未生效**: - 确认 `move_base` 参数文件中规划器名称正确。 - 检查插件是否成功注册(`rospack plugins --attrib=plugin nav_core` 应列出 `jps_global_planner`)。 3. **路径规划失败**: - 确认地图数据(`map_server`)已正确加载。 - 检查代价地图(`costmap`)参数是否合理(如膨胀半径)。 --- ### **参考资源** - 官方 GitHub 仓库:查看 `README.md` 和 `issues` 部分。 - ROS Wiki 教程:搜索全局规划器集成相关的指南。 如果遇到具体错误,可提供日志或代码片段进一步分析!
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