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Implementation navigation stack in ROS

Primary LanguagePython

ROS-Navigation

ROS-Navigation的內容相當多,要簡單了解並應用可以先至Navigation Stack Setup閱讀相關資料。程式的架構圖如下 程式架構圖

  • 白色區域: 為主要的程式,不可拆開使用,包含了global與local的costmap,藉由地圖資訊與感測器資訊算出全域與區域性的grid map
  • 灰色區域: 為選擇性提供,其中map_server藉由提供png圖片產生grid map,而AMCL為slam的一種方法,提供/map至/odom的tf關係,使用者可以進而算出/map至/base_link的關係,了解機器人在地圖的實際位置
  • 藍色區域: 為使用者提供,包含了odom資訊、sensor資訊、並提供odom、sensor_link、base_link、base_footprint等相關的tf

程式主體

  • robot_setup.py: 提供機器人相關tf,可以在此處決定機器人的起始位置,由於還未使用slam,所以/map至/odom的轉換關係由使用者自行提供

  • fake_laser.launch: 利用xtionpro,將深度資訊轉換成假的雷射資訊,並以/laserScan publish,使用ROS上depthimage_to_laserscan package

  • laser_filter.launch: 接收由fake_laser.launch提供的laserScan,濾掉錯誤訊息,例如Nan, Inf 或是超過最大與最小值的量測值,將值轉換為 (max_range_value - small_value) 如此costmap才可正確的更新障礙物資訊

  • minimal.launch: 為機器人本體的控制程式,提供odom資訊,並publish相關tf資訊,並接收由move_base.launch所算出的控制指令/cmd_vel

  • keyop.launch: 開啟或關閉馬達電源,與直接以鍵盤控制機器人的遙控程式

  • move_base.launch: 導航程式主體,在此開啟map_server,提供/map資訊,並開始rviz,使用圖形化介面控制

相關參數

參數主要放置於yaml的folder,大致分為以下六種

  • move_base_params.yaml: 決定control frequency 與 planner frequency 和 base_local_planner 與 base_global_planner 的使用

  • base_local_planner.yaml: 分為TrajectoryPlannerROS與DWAPlannerROS,可以在move_base_param.yaml底下選擇,在此可以決定移動速度、目標點容忍度、軌跡模擬時間等

  • costmap_common_params.yaml: costmap分成global與local在此決定兩者所共同享有的設定,例如讀取的sensor種類與資訊,機器人本體描述footprint、膨脹半徑等...設定sensor資訊的marker與clear可以簡單作為sensor的開關,例如若只想要單純導航可以將marking設成false

  • global_costmap_params.yaml: 設定global costmap的tf與update frequence

  • local_costmap_params.yaml: 此處由於local costmap是與機器人本體移動,因此global frame應該設於odom,在有sensor的情況下,local costmap應與區域障礙相關,因此將static map設成false將rolling_window為true,決定resolution,此處resolution單位為m/pixel,應與map的resolution設成一致

  • map.yaml: 提供地圖圖片路徑與解析度,此處pixel的多寡,決定了矩陣大小,也因此決定了計算量的大小

實際應用

使用者在遠端連線至機器人端,開啟robot.launch,並在本地端開啟rviz以滑鼠傳送/move_base_simple/goal傳送指令,若遇到緊急狀況可以在robot.launch的terminal以鍵盤遙控機器人暫停

以目前來說control frequency: 5Hz 與 base_local_planner : DWAPlannerROS 是較為穩定的選擇

待解決問題

  • 在global costmap與local costmap中,障礙物的clear不夠即時,造成障礙物生成後移開無法避障

  • control frequency 在超過5Hz時,dwa_local_planner會有無法轉彎的現象

  • 使用TrajectoryPlannerROS 會有在目標點不停旋轉的問題