Ubuntu 的 ROS 操作系统 turtlebot3 SLAM仿真

引言

• SLAM（同步定位与地图构建）在Gazebo仿真环境中的应用能够模拟真实机器人进行环境建图和导航。通过SLAM仿真，开发者可以在虚拟环境中测试算法，而不必依赖真实硬件，便于调试与优化。

• Gazebo提供了多个虚拟环境，用户可以选择合适的环境来测试SLAM算法。与实际机器人操作类似，SLAM仿真涉及环境创建、SLAM节点启动、遥控操作等步骤，帮助用户在虚拟环境中完成定位与地图构建任务。

• 本文将介绍如何在Gazebo中使用TurtleBot3进行SLAM仿真，包括启动仿真环境、运行SLAM节点、遥控机器人以及保存地图的操作。

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学习目标

• 掌握在Gazebo中使用TurtleBot3进行SLAM仿真的基本操作。

• 学会启动TurtleBot3仿真环境，并使用SLAM节点进行环境建图。

• 掌握遥控TurtleBot3进行探索，并保存生成的地图文件。

• 安装与自己Ubuntu版本对应的ROS版本，本文ROS Noetic Ninjemys 主要支持 Ubuntu 20.04 (Focal Fossa），其他ROS 1 版本也适用。安装前请详细参考 Ubuntu版本、ROS版本与Python 版本之间的关系。

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学习内容

1 注意事项

1.1 兼容性注意事项

• 注意：本文内容对应的是远程PC（桌面或笔记本电脑），用于控制TurtleBot3。 请勿将此指令应用到TurtleBot3机器人上。
• 首次启动模拟可能需要一些时间来完成环境设置。
• SLAM 仿真前请详细参考 ———>专栏： Linux系统之Ubuntu系统安装 。
• SLAM 仿真前请详细参考 ———>专栏： Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真。

1.2 ROS 系统安装、turtlebot3环境搭建与gazebo仿真

1.2.1 安装 ROS 系统与搭建turtlebot3环境

• 🕐见专栏：Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真之 Ubuntu 的 ROS 操作系统安装与测试。
• 🕑见专栏：Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真之 Ubuntu 的 ROS 操作系统turtlebot3环境搭建。

1.2.2 turtlebot3 gazebo仿真

• 见专栏：Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真之 Ubuntu 的 ROS 操作系统 turtlebot3 gazebo仿真。

1.2.3 Turtlebot3 buger 硬件与操作平台

• 见专栏：Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真之 Turtlebot3 buger 硬件与操作平台详细介绍。

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2 启动Gazebo仿真环境

# 设置TurtleBot3模型
export TURTLEBOT3_MODEL=burger

# 启动TurtleBot3 World环境
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

TurtleBot3 默认世界Gazebo仿真环境如下图所示：

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3 运行SLAM节点

在新的终端中启动SLAM节点，默认使用Gmapping算法进行建图。

# 设置TurtleBot3模型
export TURTLEBOT3_MODEL=burger

# 启动SLAM节点
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=gmapping

RViz可视化界面如下图所示：

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4 启动遥控节点

在新的终端中启动遥控节点，通过键盘控制TurtleBot3的运动。

# 设置TurtleBot3模型
export TURTLEBOT3_MODEL=burger

# 启动遥控节点
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch

键盘远程控制方法如下图所示：

控制机器人：

• w/x：增加/减少线速度
• a/d：增加/减少角速度
• 空格键、s：紧急停止
• CTRL-C：退出遥控

SLAM 的 RViz 可视化界面如下图所示：

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5 保存地图

5.1 键盘远程控制TurtleBot3

当地图构建完成后，在新的终端中使用以下命令保存地图到本地，默认地址为 /home ，命名为map.pgm。

# 保存地图
rosrun map_server map_saver -f ~/map

构建的地图保存如下图所示：

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小结

• 本文详细介绍了如何在Gazebo中使用TurtleBot3进行SLAM仿真，从启动仿真环境到保存生成的地图，帮助开发者掌握SLAM仿真流程。
• 通过遥控TurtleBot3进行探索，并利用SLAM算法构建地图，能够为后续的导航和路径规划任务打下基础。

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友情提示：

• 专栏：Turtlebot3 PC端ROS环境搭建与仿真
• 下一节：Ubuntu 的 ROS 2 操作系统 turtlebot3 gazebo仿真

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