ROS navigation分析:move_base分析

move_base是ROS navigation stack的核心组件,负责根据目标点生成控制指令,通过全局和局部路径规划避障。它订阅/move_base_simple/goal,发布/cmd_vel等话题,并提供/make_plan和/clear_costmaps服务。主要函数包括goalCB、executeCb和planThread,其中executeCb触发规划,executeCycle执行控制,planThread负责路径规划。理解这几个函数的工作原理能掌握move_base的运行流程。

    move_base package可以说是整个navigation stack里最重要的部分了。它的功能是给定一个目标点,尝试产生一系列能让机器人到达这个目标点的控制指令。简单来说,就是输入是一个goal(geometry_msgs/PoseStamped),输出是一系列command(geometry_msgs/Twist)。详细一点来说,就是在已知环境地图和机器人在地图中位置的情况下,利用地图和传感器数据处理得到的 global costmap 和 local costmap,调用全局路径规划器得到一条全局路径,调用局部路径规划器使机器人在移动过程中能在大致沿着路径前进并动态规避障碍物,整个行进过程中还要handle一部分异常情况即recovery_behaviors。架构描述如下图。



    接下来,分析一下源码(move_base.cpp)

    先看构造函数

    sub topic:move_base只sub了一个topic,即"/move_base_simple/goal,类型是"geometry_msgs/PoseStamped"。在rviz中"2D Nav Goal"点击下,可以产生一条这种消息。

    goal_sub_ = simple_nh.subscribe<geometry_msgs::PoseStamped>("goal", 1, boost::bind(&MoveBase::goalCB, this, _1));

    pub topic:pub了三个消息,/cmd_vel是路径规划出来的控制机器人运动的速度指令;/current_goal是一个中间变量;/goal是actionlib相关的topic。

    vel_pub_ = nh.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel", 1);
    current_goal_pub_ = private_nh.advertise<geometry_msgs::PoseStamped>("current_goal", 0 );
   &
### 使用 `move_base` 包进行导航的教程 #### 安装必要的软件包 为了确保可以顺利使用 `move_base` 进行导航,安装相应的ROS包是必需的操作。可以通过以下命令来完成安装: ```bash sudo apt-get install ros-kinetic-move-base-msgs sudo apt-get install ros-kinetic-navigation ``` 这些指令会下载并安装 `move_base` 及其依赖项,从而为后续配置做好准备[^1]。 #### 配置环境变量 如果遇到找不到 `move_base` 的情况,则需确认已将该库的位置加入到了系统的CMake路径中;或者设置特定目录以便找到所需的文件。这一步骤通常不是必须的手动操作,除非遇到了特别提示或错误信息指出需要这样做。 #### 创建与启动导航节点 `move_base` 属于navigation栈的一部分,在ROS Navigation框架内扮演着重要角色。它负责接收目标位置并将其实现为机器人的实际运动轨迹。要让机器人能够按照规划好的路线前进,除了正确加载此核心组件外,还需要适当调整参数以适应具体应用场景的要求[^2]。 #### 自定义成本地图层插件(可选) 对于希望进一步优化避障性能或是引入特殊功能的应用场合而言,开发自定义的成本图层可能是有益的选择之一。虽然官方文档提供了基于旧版构建工具链的例子,但在现代Catkin工作空间中实现相同的功能同样可行,并且有专门针对此类需求的教学资源可供参考[^3]。 #### 控制接口设计实例 当考虑集成多种控制方式时——比如允许用户通过游戏手柄输入指令来决定采用自主巡航模式还是人工操控模式——则可能涉及到订阅传感器消息主题并与现有逻辑相结合的设计思路。下面给出了一段简单的代码片段用于处理来自Joystick设备的数据,从中提取按钮状态作为切换依据[^4]: ```cpp #include <sensor_msgs/Joy.h> void JoyHandler(const sensor_msgs::JoyConstPtr& joystick) { int man_stop_button = joystick->buttons.at(2); int auto_drive_button = joystick->buttons.at(0); // 根据按钮状态执行相应动作... } ``` 以上即是对利用 `move_base` 实现基本导航任务的一个概述性介绍,涵盖了从基础环境搭建直至高级特性定制等多个方面的内容。
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