ego planner在gazebo上仿真

_阿尔伯特

已于 2025-01-08 15:56:44 修改

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文章标签： ego planner gazebo仿真

于 2025-01-08 15:53:41 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jngwe/article/details/145010249

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本文章主要是记录ego planner算法如何在gazebo上快速跑起来，内容借鉴了B站博主大佬的视频以及课程整理而成，其中PX4软件包我在安装时使用该博主的还是遇到了问题，又参照了优快云博主提供的PX4软件包，才能顺利实现整个仿真流程，然后我把使用的源码以及依赖的软件放在了百度云中，可以直接下载进行使用。

链接: 百度网盘请输入提取码提取码: 1234

其中包含所使用经B站博主写好的的ego planner以及控制源码，PX4软件包，以及QGC。

注意：需要在ubuntu-20.04的台式机上实测，ubuntu-18.04和wsl我自己实测都出现了问题，但也可能可以在这两个环境中跑起来，自己没花时间去弄。

1. ros安装

使用小鱼一键安装，安装ros1-noetic

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

2. gazebo安装

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'

wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -

sudo apt-get update

sudo apt-get install gazebo11

sudo apt-get install libgazebo11-dev

#下载模型
git clone https://github.com/osrf/gazebo_models

sudo cp -r  ~/gazebo_models/* /usr/share/gazebo-11/models/

#启动gazebo测试，能弹出一个gazebo界面表示安装成功
gazebo world/simple.world

3. mavros安装

sudo apt-get install ros-noetic-mavros-msgs

4. PX4安装

使用上述百度云中PX4文件

bash ./PX4-Autopilot/Tools/setup/ubuntu.sh

执行完无报错的话，重启电脑

执行以下内容，

cd PX4-Autopilot   
make px4_sitl jmavsim //jmavsim仿真环境

编译完成后，显示无人机仿真界面表示成功，接着执行

make px4_sitl gazebo

编译完成后显示仿真画面，表示成功

下面这一步必须执行，否则后续无法使用，其中PX4-Autopilot的路径写自己的实际路径，后续就不要随意移动PX4-Autopilot文件的路径了，免得引起错误

#在~/.bashrc中添加以下内容,这里跟PX4-Autopilot相关的写自己对应的绝对路径
source /PX4-Autopilot/Tools/setup_gazebo.bash /PX4-Autopilot/ /PX4-Autopilot/build/px4_sitl_default
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/PX4-Autopilot/
export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo

保存，执行souce ~/.bashrc

5. ego planner测试

测试环境，我在windows上使用wsl安装ubuntu20.04实测无法显示界面，所以需要一个ubuntu系统的电脑来实测，安装ubuntu-20.04系统，ros版本按照上述方法一键安装ros1-noetic，gazebo安装上述方法安装，mavros按照上述方法安装，PX4下载百度云盘，无需安装，可以直接启动使用。

上述所有环境安装好以后，下面进行ego planner测试，

第一步启动gazebo仿真环境

roslaunch px4 fast_test.launch

会启动一个gazebo界面以及无人机界面，无人机带了一个d435i深度相机，需要往地图里面拖动一些模块，在gazebo左上角第二排点insert找到bookshelf，如图所示后，不要关闭终端和gazebo界面，

第二步启动QGC，cd到下载的文件夹里面，会弹出一个地面站画面

./QGroundControl.AppImage

点击takeoff，然后使用手柄（如果没有虚拟手柄，点击左上角--application setting--虚拟手柄打钩，大概是右边第五个图标打钩），使用手柄可以控制无人机飞行，将无人机高度调整到1.5m左右的高度

第三步按照下面的步骤操作

#初始化空间
mkdir -p catkin_gazebo/src
cd catkin_gazebo

#编译
catkin_make

#将src里面的三个文件，ego-planner-swarm,px4ctrl和mybot_gazebo.sh拷贝到catkin_gazebo/src中，
#层级关系就是catkin_gazebo/src/ego-planner-swarm, px4ctrl， mybot_gazebo.sh
#重新编译
catkin_make
source ~/setup.bash

#进入到catkin_gazebo文件夹执行
sh src/mybot_gazebo.sh

就可以弹出一个控制界面以及rviz的无人机实时画面，终端会提示state:WAIT_TARGET，因为在ego planner的launch文件中设置了控制方式为1，即使用鼠标在rviz选点飞行，所以在rviz中先点击最上面的2D NAV Goal按钮再在rviz画面中选择一个点，使用鼠标左键点击并轻微拖动一下进行选点，无人机就可以开始飞行，如下面gif所示

6. 一些问题

我在测试中过程遇到的一些问题：

QGC上点击takeoff后，无人机会起飞到默认的10m高度，但是没找到哪里可以修改这个默认高度，如果先运行ego planner，再点take off，ego planner会出现bad_alloc的崩溃问题，怀疑是ego planner中z方向的默认高度是3m所致，可以修改ego planner中launch文件z方向的地图大小
飞行中，有可能会陷入障碍物里面，比如让无人机转向，但是转向后就是一面墙，立马会急停，并且无法恢复，除非是把障碍物移除，我想的是可以改进一下算法，将无人机的local地图缓存一段时间（减小占据概率衰减值），即使转向也可以知道无人机后方的障碍物信息，然后让无人机后退一小段再进行重规划
无人机有概率会卡死在障碍物，此时是无法恢复的，需要重启程序，我想是否也可以采用第二种方式？因为无人机实际是不可能陷入障碍物里面的，最多是里障碍物距离很近，是否可用设计一个倒退一小段距离让无人机进行重规划？
无人机速度过快以后（我实测5m/s），会导致异常情况，无人机失控，直接倒立飞行，最后报错 loss depth错误，不知道是什么原因