1、概述ROS的二維導航功用包，簡略來講，就是依據(jù)輸入的里程計等傳感器的信息流跟機器人的全局地位，經(jīng)由過程導航算法，計較得出安全可靠的機器人速率控制指令?？墒牵艉握谔囟ǖ臋C器人上實現(xiàn)導航功用包的功用，倒是一件較為龐大的工程。作為導航功用包利用的需要先決條件，機器人必需運轉ROS，宣布tf變更樹，并宣布利用ROS動靜類型的傳感器數(shù)據(jù)。同時，為了讓機器人更好的實現(xiàn)導航使命，開發(fā)者還要依據(jù)機器人的外形尺寸跟機能，設置導航功用包的一些參數(shù)。
2、硬件要求只管導航功用包計劃得盡量通用，可是依然對機器人的硬件有以下三個要求：導航功用包僅對差分等輪式機器人無效，而且假定機器人可間接利用速率指令停止節(jié)制，速率指令的格局為：x標的目的速率、y標的目的速率、速率向量角度。導航功用包要求機器人必需裝置有激光雷達等二維立體測距設備。導航功用包以正方型的機器人為模子停止開辟，以是關于正方形或許圓形形狀的機器人撐持度較好，而關于其他形狀的機器人來說，雖然依然可以畸形利用，可是顯示則很有能夠欠安。
3、機器人設置導航功用包的布局如上圖所示，正在本人的機器人平臺上實現(xiàn)自立導航，簡略來講，就是依照上圖將須要的功用依照需要實現(xiàn)便可。此中紅色的部門是ROS功用包曾經(jīng)實現(xiàn)的部門，沒有須要咱們來實現(xiàn)，灰色的是可選的部門，也由ROS實現(xiàn)，正在利用中依據(jù)需要利用，須要存眷的重點部門是藍色部門，這些須要咱們依據(jù)輸入輸出的要求實現(xiàn)響應的功用。
3.1、ROS起首，請確保您的機器人裝置了ROS框架。
無序分揀機器人原理3.2、tf變更(sensortransforms)導航功用包要求機器人以tf樹的情勢宣布各個相關參考系的變更關聯(lián)。
3.3、傳感器信息(sensorsources)導航功用包須要收羅機器人的傳感器信息，以到達及時避障的后果。這些傳感器要求可能經(jīng)由過程ROS宣布sensor_msgs/LaserScan或許sensor_msgs/PointCloud格局的動靜，也就是二維雷達信息或許三維點云數(shù)據(jù)。ROS社區(qū)曾經(jīng)撐持大部分激光雷達、Kinect等設備的驅動，可以間接利用社區(qū)供給的驅動功用包宣布滿足要求的傳感器信息。若是您利用的傳感器不ROS撐持，或許您念利用本人的驅動，也可以本人將傳感器信息封裝成要求的格局。
3.4、里程計信息(odometrysource)導航功用包要求機器人宣布nav_msgs/Odometry格局的里程計信息，同時正在也要宣布響應的tf變更。
3.5、機器人控制器導航功用包終極的輸出是針對機器人geometry_msgs/Twist格局的控制指令，那便要求機器人節(jié)制節(jié)點具有解析控制指令中速率、角度的才能，而且終極經(jīng)由過程這些指令節(jié)制機器人實現(xiàn)響應的運動方針。
3.6、輿圖輿圖并不是導航功用所必須的。
4、導航功用包集的設置正在知足以上前提的條件下，咱們?nèi)メ槍Ш焦τ猛Ｖ挂恍┰O置。
4.1、創(chuàng)立一個功用包起首，咱們須要創(chuàng)立一個功用包，用來存儲導航須要用到的一切的配置文件跟launch啟動文件。正在創(chuàng)立功用包的時間，咱們須要增添相關的一切依附，包羅機器人設置中利用到的功用包，當然不要健忘了move_base功用包，由于該包有良多咱們前面須要用到的接口。找到適合的地位，輸入以下下令去創(chuàng)立包：catkin_create_pkgmy_robot_name_2dnavmove_basemy_tf_configuraTIon_depmy_odom_configuraTIon_depmy_sensor_configuraTIon_dep
4.2、創(chuàng)立機器人啟動文件此刻，咱們曾經(jīng)有了一個存儲各類文件的事情空間，下一步，咱們?nèi)?chuàng)立一個機器人啟動文件，用來啟動機器人設置中所提到的一切硬件，并宣布響應的動靜跟變更關聯(lián)。
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讓咱們?nèi)ゾ唧w的解讀以上內(nèi)容的含意：
這部分代碼用來啟動機器人的傳感器，依據(jù)以上格局，點竄您所利用到的傳感器驅動包稱號、類型、定名等信息，而且增添驅動包節(jié)點須要利用到的參數(shù)。當然，若是您須要利用多個傳感器，可以利用不異的方式，啟動多個傳感器的驅動節(jié)點。
這部分代碼用來啟動機器人上的里程計，依據(jù)須要點竄功用包名、類型、節(jié)點名、參數(shù)。
這部分代碼須要啟動機器人相關的坐標變更。
4.3、價值輿圖的設置(local_costmap)(global_costmap)導航功用包利用兩種價值輿圖存儲周圍環(huán)境中的阻礙信息，一種用于全局門路計劃，一種用于當?shù)亻T路計劃跟及時避障。兩種價值輿圖須要利用一些配合跟自力的配置文件：通用配置文件，全局計劃配置文件，當?shù)赜媱澟渲梦募?。以下將具體講授那三種配置文件：
物流分揀機器人logo分揀機器人教案通用配置文件（CommonConfiguration(local_costmap)(global_costmap)）價值輿圖用來存儲周圍環(huán)境的阻礙信息，此中須要說明輿圖存眷的機器人傳感器動靜，以便于地圖信息停止更行。針對兩種價值輿圖通用的設置選項，創(chuàng)立名為costmap_common_的配置文件：obstacle_range:2.5raytrace_range:3.0footprint:[[x0y0][x1y1]...[xnyn]]#robot_radius:ir_of_robotinflation_radius:0.55
observation_sources:laser_scan_sensorpoint_cloud_sensor
laser_scan_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:LaserScantopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
point_cloud_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:PointCloudtopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
具體解析以上配置文件的內(nèi)容：obstacle_range:2.5raytrace_range:3.0
那兩個參數(shù)用來設置價值輿圖中障礙物的相關閾值。obstacle_range參數(shù)用來設置機器人檢測障礙物的最大規(guī)模，設置為2.5意為正在2.5米規(guī)模內(nèi)檢測到的阻礙信息，才會正在輿圖中停止更新。raytrace_range參數(shù)用來設置機器人檢測自由空間的最大規(guī)模，設置為3.0意為正在3米規(guī)模內(nèi)，機器人將依據(jù)傳感器的信息，消除規(guī)模內(nèi)的自由空間。footprint:[[x0y0][x1y1]...[xnyn]]#robot_radius:ir_of_robotinflation_radius:0.55
這些參數(shù)用來設置機器人正在二維輿圖上的占用面積，若是機器人形狀是圓形，則須要設置機器人的形狀半徑。一切參數(shù)以機器人的中間作為坐標面。inflation_radius參數(shù)是設置障礙物的收縮參數(shù)，也就是機器人該當與障礙物連結的最小平安距離，這里設置為0.55意為為機器人計劃的門路該當與機器人連結0.55米以上的平安距離。observation_sources:laser_scan_sensorpoint_cloud_sensor
observation_sources參數(shù)列出了價值輿圖須要存眷的一切傳感器信息，每一個傳感器信息皆將正在后邊列出詳細信息。laser_scan_sensor:{sensor_frame:frame_namedata_type:LaserScantopic:topic_namemarking:trueclearing:true}
以激光雷達為例，sensor_frame標識傳感器的參考系稱號，data_type默示激光數(shù)據(jù)或許點云數(shù)據(jù)利用的動靜類型，topic_name默示傳感器宣布的話題稱號，而marking跟clearing參數(shù)用來默示是不是須要利用傳感器的及時信息去增添或清晰價值輿圖中的障礙物信息。
全局計劃配置文件（GlobalConfiguration(global_costmap)）全局計劃配置文件用來存儲用于全局價值輿圖的設置參數(shù)，咱們利用global_costmap_去定名，內(nèi)容以下：global_costmap:global_frame:/maprobot_base_frame:base_linkupdate_frequency:5.0static_map:true
global_frame參數(shù)用來默示全局價值輿圖須要正在阿誰參考系下運轉，這里咱們?nèi)∩崃薽ap這個參考系。robot_base_frame參數(shù)默示價值輿圖可以參考的機器人本體的參考系。update_frequency參數(shù)絕地全局地圖信息更新的頻次，單元是Hz。static_map參數(shù)決意價值輿圖是不是須要依據(jù)map_server供給的地圖信息停止初始化，若是您沒有須要利用已有的輿圖或許map_server，最好將該參數(shù)設置為false。
當?shù)赜媱澟渲梦募↙ocalConfiguration(local_costmap)）當?shù)赜媱澟渲梦募脕泶鎯τ糜诋數(shù)貎r值輿圖的設置參數(shù)，定名為local_costmap_，內(nèi)容以下：local_costmap:global_frame:odomrobot_base_frame:base_linkupdate_frequency:5.0publish_frequency:2.0static_map:falserolling_window:truewidth:6.0height:6.0resolution:0.05
"global_frame""robot_base_frame""update_frequency"跟"static_map"參數(shù)的意思與全局計劃配置文件中的參數(shù)不異。
publish_frequency設置價值輿圖宣布可視化信息的頻次，單元是Hz。rolling_window參數(shù)是用來設置正在機器人挪動進程中是不是須要滾動窗口，以連結機器人處于中間地位。"width""height"跟"resolution"設置設置價值輿圖少。分辨率可以設置的與靜態(tài)輿圖分歧，可是普通環(huán)境下二者是不異的。
4.4當?shù)赜媱澠髟O置當?shù)赜媱澠鱞ase_local_planner的次要作用是依據(jù)計劃的全局門路，計較宣布給機器人的速率指令。該計劃器須要咱們依據(jù)機器人的規(guī)格，設置一些響應的參數(shù)。咱們創(chuàng)立名為base_local_planner_的配置文件：TrajectoryPlannerROS:max_vel_x:0.45min_vel_x:0.1max_vel_theta:1.0min_in_place_vel_theta:0.4
acc_lim_theta:3.2acc_lim_x:2.5acc_lim_y:2.5
holonomic_robot:true
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