ROS导航

1.全局地图

        map_server提供一张地图,提供地图的方法有slam;

2.自身定位

        amcl和odomerty两种方法;

        传感器定位:amcl + sensor transforms利用机器人身上的传感器信息和地图中的特征点进行匹配,然后确定自己的位置;每次定位都是基于一次新的测量,两次测距之间没有关系,可能出现跳变的情况;

       里程计定位: odometry source使用的方法是计算里程计走的距离和方向,估计自己的位置,因为odome try的位移是一个向量,带有距离和方向,从而能计算出机器人和原点的位置信息;里程计简单来说就是速度乘以时间来计算走到了哪里,缺点是有累计误差;

3.路径规划move_base

        global_planner全局路径规划依赖于global_costmap全局代价地图;

        而local_planner局部路径规划依赖于local_castmap本地代价地图(传感器实时感知出来的小范围地图),可以实时感知动态的障碍物,能够躲避;

        recovery_behaviors恢复行为,不能继续前进要绕行,脱困策略;

4.运动控制base_controller

        发布消息给地盘,进行运动;

5.环境感知sensor_sources

         传感期间;

### 关于ROS导航功能及其教程 ROS中的导航堆栈提供了一种用于移动机器人的高级路径规划和避障机制。它基于成本地图(costmap),并利用全局和局部路径规划器实现目标点的自主导航[^1]。 #### 导航堆栈的核心组件 以下是ROS导航堆栈的主要组成部分: 1. **`move_base`节点**: 这是一个核心节点,负责协调全局和局部路径规划以及执行实际运动控制。通过订阅目标位置消息 `/move_base_simple/goal` 并发布速度指令到机器人控制器,它可以驱动机器人到达指定的目标位置[^4]。 2. **Costmaps (`costmap_2d`)**: 成本地图模块提供了关于环境中障碍物的信息。两个主要的成本地图分别是 `global_costmap` 和 `local_costmap`,分别对应静态环境建模和动态障碍检测[^3]。 3. **Global Planner**: 使用Dijkstra算法或A*算法计算从起点到终点的最佳路径。默认情况下,ROS使用`navfn`作为全球路径规划器[^2]。 4. **Local Planner**: 实现短距离内的实时轨迹优化以避开突然出现的障碍物。常见的本地规划器有`base_local_planner`和`dwa_local_planner`[^5]。 #### 配置与启动导航系统 要设置一个基本的导航系统,通常需要完成以下几个配置文件: - `costmap_common_params.yaml`: 定义通用参数如传感器范围、分辨率等。 - `global_costmap_params.yaml`: 设置全局成本图的具体属性。 - `local_costmap_params.yaml`: 设定局部成本图的相关特性。 - `base_local_planner_params.yaml`: 调整本地规划器的行为选项。 可以通过如下命令加载预定义的launch文件运行完整的导航演示: ```bash roslaunch turtlebot_navigation amcl_demo.launch map_file:=<path_to_map> ``` 如果希望自定义RViz界面展示效果,则可以参考官方插件文档调整显示面板布局。 #### 解决常见问题的方法 当遇到无法正常工作的导航情况时,可以从以下几个方面排查原因: - 确认TF树结构是否正确无误; - 检查激光雷达或其他测距设备的数据流状态; - 核实所有必要的话题和服务连接状况良好; - 如果某些特定软件包引发错误可尝试采用`colcon build --packages-skip problematic_package_name`跳过有问题的部分重新构建项目。 ### 示例代码片段:简易导航客户端 下面给出一段简单的Python脚本例子用来发送目标坐标给`move_base`服务端测试其响应能力。 ```python import rospy from move_base_msgs.msg import MoveBaseActionGoal def send_goal(x, y): goal = MoveBaseActionGoal() goal.goal.target_pose.header.frame_id = "map" goal.goal.target_pose.pose.position.x = x goal.goal.target_pose.pose.position.y = y pub.publish(goal) if __name__ == '__main__': rospy.init_node('simple_nav_client') pub = rospy.Publisher('/move_base/goal', MoveBaseActionGoal, queue_size=10) rate = rospy.Rate(1) # Hz while not rospy.is_shutdown(): send_goal(1.0, 0.0) # Example coordinates rate.sleep() ```
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