实验三 Gmapping建图

体验内容

使用gmapping方法利用turtlebot底盘移动信息和激光雷达数据进行建图。

1. 安装一些依赖包

sudo apt-get install ros-melodic-move-base*
sudo apt-get install ros-melodic-map-server*
sudo apt-get install ros-melodic-amcl*
sudo apt-get install ros-melodic-navigation*
sudo apt-get install ros-melodic-openslam-gmapping

2. 新建launch文件及其配置文件

（1）rplidar_gmapping.launch.xml

在turtlebot_ws/src/turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/includes/gmapping/目录下新建文件rplidar_gmapping.launch.xml

<launch>
  <arg name="scan_topic"  default="scan" />
  <arg name="base_frame"  default="base_footprint"/>
  <arg name="odom_frame"  default="odom"/>

  <node pkg="gmapping" type="slam_gmapping" name="slam_gmapping" output="screen">
    <param name="base_frame" value="$(arg base_frame)"/>
    <param name="odom_frame" value="$(arg odom_frame)"/>
    <param name="map_update_interval" value="0.01"/>
    <param name="maxUrange" value="4.0"/>
    <param name="maxRange" value="5.0"/>
    <param name="sigma" value="0.05"/>
    <param name="kernelSize" value="3"/>
    <param name="lstep" value="0.05"/>
    <param name="astep" value="0.05"/>
    <param name="iterations" value="5"/>
    <param name="lsigma" value="0.075"/>
    <param name="ogain" value="3.0"/>
    <param name="lskip" value="0"/>
    <param name="minimumScore" value="30"/>
    <param name="srr" value="0.01"/>
    <param name="srt" value="0.02"/>
    <param name="str" value="0.01"/>
    <param name="stt" value="0.02"/>
    <param name="linearUpdate" value="0.05"/>
    <param name="angularUpdate" value="0.0436"/>
    <param name="temporalUpdate" value="-1.0"/>
    <param name="resampleThreshold" value="0.5"/>
    <param name="particles" value="8"/>
  <!--
    <param name="xmin" value="-50.0"/>
    <param name="ymin" value="-50.0"/>
    <param name="xmax" value="50.0"/>
    <param name="ymax" value="50.0"/>
  make the starting size small for the benefit of the Android client's memory...
  -->
    <param name="xmin" value="-1.0"/>
    <param name="ymin" value="-1.0"/>
    <param name="xmax" value="1.0"/>
    <param name="ymax" value="1.0"/>

    <param name="delta" value="0.05"/>
    <param name="llsamplerange" value="0.01"/>
    <param name="llsamplestep" value="0.01"/>
    <param name="lasamplerange" value="0.005"/>
    <param name="lasamplestep" value="0.005"/>
    <remap from="scan" to="$(arg scan_topic)"/>
  </node>
</launch>

（2）rplidar_gmapping_demo.launch

在turtlebot_ws/src/turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/目录下新建文件rplidar_gmapping_demo.launch

<launch>
  <!-- 2D_laser -->
  <arg name="2D_laser" default="rplidar"/>
  <include file="$(find rplidar_ros)/launch/rplidar.launch">
  </include>

  <!-- Gmapping -->
  <arg name="custom_gmapping_launch_file" default="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/gmapping/$(arg 2D_laser)_gmapping.launch.xml"/>
  <include file="$(arg custom_gmapping_launch_file)"/>

  <!-- Move base -->
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/move_base.launch.xml"/>

</launch>

（3）修改rplidar.launch

对turtlebot_ws/src/rplidar_ros/launch目录下的文件rplidar.launch进行修改，添加一句

<node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_to_laser" args="0.0  0.0  0.18  0.0  0.0  1.0  0.0 base_link laser 100"/>

注意要添加在前一个</node>后面，并且注意空格。

3. 运行

roscore
roslaunch turtlebot_bringup minimal.launch
roslaunch turtlebot_navigation rplidar_gmapping_demo.launch
rviz

将map数据Add进来，并选择好话题。
启动键盘控制，可以看到rviz程序中显示的地图在发生变化。

roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch

查看tf树和graph图

rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree
rqt_graph

得到一张如下图所示的建图结果。

此时分析一下工作中的节点和信息流

保存地图的操作如下，将得到一张图片和一个地图配置文件。

rosrun map_server map_saver -f <path>

作业内容

一、rosbag

自学rosbag，理解时间戳概念，写出rosbag的相关指令，利用rosbag储存的信息和gmapping，完成建图。
在控制turtlebot执行运动和建图之前，首先打开一个终端运行

rosbag record -a

录制完成后，在该终端按Ctrl+C结束录制，生成了数据包。
断开turtlebot、激光雷达与计算机的连接，重新开启终端，执行

roscore
roslaunch turtlebot_navigation rplidar_gmapping_demo.launch
rviz
rosbag play <filename>.bag

二、在gazebo中实现gmapping

使用中国大学慕课网《机器人操作系统入门》课程的仿真环境，其代码的位置为：
Kinetic：https://github.com/DroidAITech/ROS-Academy-for-Beginners/tree/kinetic
Melodic：https://github.com/DroidAITech/ROS-Academy-for-Beginners/tree/melodic
创建工作空间，将上面链接中下载的代码放入src目录中，进行编译即可。

可能会遇到cmake报错，提示qt出现问题，需要安装qt，参考：

1. https://blog.youkuaiyun.com/x356982611/article/details/71169940
2. https://blog.youkuaiyun.com/weixin_41477306/article/details/95743555

成功编译后，运行

roscore
roslaunch robot_sim_demo robot_spawn.launch
roslaunch slam_sim_demo gmapping_demo.launch
roslaunch slam_sim_demo view_slam.launch

可以使用rviz中2D Nav Goal工具指定目标位姿，使机器人运动起来。