機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）課件10.4 機(jī)器人SLAM及自主導(dǎo)航

機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）機(jī)器人SLAM及自主導(dǎo)航10.4機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4機(jī)器人SLAM及自主導(dǎo)航

根據(jù)機(jī)器人所使用的傳感器不同，可以將SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping，同步定位與建圖）分為激光SLAM和視覺(jué)SLAM。激光SLAM是使用激光雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境感知進(jìn)而定位建圖；視覺(jué)SLAM通過(guò)視覺(jué)傳感器進(jìn)行定位建圖。本章我們將使用單線激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)環(huán)境地圖的構(gòu)建，并在已構(gòu)建完成的地圖中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖gmapping原理gmapping算法是基于RBPF(Rao-BlackwellisedParticleFilter)的激光2DSLAM算法。該算法將機(jī)器人的里程計(jì)位姿信息和激光雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合。RBPFSLAM的核心是通過(guò)激光雷達(dá)感知環(huán)境信息，并在RBPF的基礎(chǔ)上引入了改進(jìn)的建議分布（Proposaldistribution）和自適應(yīng)重采樣技術(shù)，在估計(jì)粒子分布時(shí)，同時(shí)考慮里程計(jì)位姿信息和最新的激光雷達(dá)觀測(cè)值，從而一定程度上減少了粒子數(shù)目和計(jì)算量，保證了建圖的準(zhǔn)確性，有效改善了RBPF的粒子耗散和計(jì)算量大的劣勢(shì)。gmapping算法流程圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖gmapping原理當(dāng)節(jié)點(diǎn)獲取到激光雷達(dá)和里程計(jì)的數(shù)據(jù)時(shí)，將最新時(shí)刻獲取的激光雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)與之前構(gòu)建的點(diǎn)云地圖掃描匹配，確定當(dāng)前機(jī)器人的位置。同時(shí)，算法會(huì)根據(jù)匹配的程度來(lái)計(jì)算得分，若得分在設(shè)定值的范圍內(nèi)，則匹配成功，采用改進(jìn)的建議分布（即觀測(cè)模型）進(jìn)行粒子采樣。若失敗，則粒子采樣使用運(yùn)動(dòng)模型x_t^((i))～p(x_t∣x_(t-1),u_t)，其中x_t、x_(t-1)、u_t分別是當(dāng)前時(shí)刻的機(jī)器人位姿，上一時(shí)刻機(jī)器人位姿，當(dāng)前時(shí)刻里程計(jì)信息。通過(guò)當(dāng)前時(shí)刻里程計(jì)數(shù)據(jù)和上一時(shí)刻機(jī)器人位姿推算當(dāng)前時(shí)刻位姿并計(jì)算粒子權(quán)值。根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前位置和已構(gòu)建的地圖，通過(guò)計(jì)算來(lái)構(gòu)建下一時(shí)刻地圖。改進(jìn)前的RBPF使用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型作為粒子采樣的建議分布，由于方差較大，只有少數(shù)粒子符合真實(shí)分布，因此必須進(jìn)行重采樣來(lái)使粒子數(shù)符合實(shí)際分布。改進(jìn)后的建議分布在運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上根據(jù)觀測(cè)值和上一時(shí)刻地圖信息對(duì)采樣的粒子進(jìn)行加權(quán)，選用權(quán)重大的粒子進(jìn)而更新地圖，改進(jìn)建議分布如下式所示：機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖gmapping原理

機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖PLICP模擬里程計(jì)mapping是一個(gè)依賴?yán)锍逃?jì)的算法，除了激光掃描數(shù)據(jù)，也需要有里程計(jì)信息(Odometry)輸入作為運(yùn)算的前提，比如輪式里程計(jì)，視覺(jué)里程計(jì)等。laser_scan_matcher功能包是基于ROS的增量式激光掃描配準(zhǔn)工具，可以通過(guò)掃描連續(xù)的兩幀sensor_msgs/LaserScan消息之間匹配完成位姿估計(jì)，并將估計(jì)完成的位姿信息以geometry_msgs/Pose2D類(lèi)型的話題進(jìn)行發(fā)布。在僅有激光雷達(dá)傳感器的情況下，該功能包可以作為單獨(dú)的里程計(jì)估計(jì)器來(lái)使用。laser_scan_matcher功能包的核心是PLICP（點(diǎn)對(duì)線迭代最近點(diǎn)）掃描匹配算法。PLICP算法流程和ICP流程基本一樣，不同之處在于ICP是找最近鄰的一點(diǎn)，以點(diǎn)到點(diǎn)之間的距離作為誤差，而PLICP是找到最近鄰的兩點(diǎn)，兩點(diǎn)連線，是以點(diǎn)到線的距離作為誤差，因此PLICP的匹配誤差比ICP的匹配誤差要小的多。機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）安裝步驟首先，運(yùn)行如下命令，安裝本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)依賴庫(kù)：$sudoapt-getinstalllibsdl1.2-dev$sudoaptinstalllibsdl-image1.2-devROS中已經(jīng)集成了gmapping相關(guān)功能包的二進(jìn)制文件，可以使用如下命令進(jìn)行安裝：$sudoapt-getinstallros-melodic-slam-gmapping下面通過(guò)源碼安裝scan_tools功能包，作用是使用激光數(shù)據(jù)為gmapping提供里程計(jì)。首先，進(jìn)入工作空間的src文件夾下：$cd~/catkin_ws/src/使用如下命令克隆源碼：$gitclone/ccny-ros-pkg/scan_tools.git10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）源碼下載完成后，運(yùn)行如下命令進(jìn)行編譯，也可將本書(shū)提供的功能包（scan_tools）拷貝至工作空間并進(jìn)行編譯：$cd~/catkin_ws/$catkin_make本次實(shí)驗(yàn)使用的激光雷達(dá)為鐳神LS01B，這是一款價(jià)格低廉的二維雷達(dá)，能夠?qū)崿F(xiàn)在25米范圍內(nèi)360度的二維平面掃描。將本書(shū)配套代碼中的激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)功能包（ls01b_v2）復(fù)制到當(dāng)前工作空間的src文件夾下，并進(jìn)行編譯。LS01B激光雷達(dá)安裝步驟10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）如果在編譯過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)法找到csm功能包的錯(cuò)誤時(shí)，運(yùn)行如下命令安裝csm功能包，并重新編譯：$sudoapt-getinstallros-melodic-csm無(wú)法找到csm功能包10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）編譯成功后，修改scan_tools/laser_scan_matcher/demo文件夾中的demo_gmapping.launch文件，其中<paramname=“serial_port”value=“/dev/ttyUSB0”/>，ttyUSB0為激光雷達(dá)端口號(hào)，讀者根據(jù)實(shí)際情況修改，修改后的文件如下（部分）：<launch>##setupleishenlidar#################<nodename="ls01b_v2"pkg="ls01b_v2"type="ls01b_v2"output="screen"><paramname="scan_topic"value="scan"/><paramname="frame_id"value="laser_link"/><paramname="serial_port"value="/dev/ttyUSB0"/>……10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）配置參數(shù)講解map_udpate_interval：每次更新地圖的時(shí)間間隔（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：5.0，單位：秒）。該值越小，節(jié)點(diǎn)將更頻繁的更新地圖，代價(jià)是計(jì)算負(fù)荷變大。maxUrange：激光的最大可用范圍。光束被裁剪為該值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：80.0，單位：米）。sigma：掃描匹配過(guò)程中cell的標(biāo)準(zhǔn)差（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.05）。kernelSize：掃描匹配過(guò)程的搜索窗口大小（數(shù)據(jù)類(lèi)型：int，默認(rèn)值：1）。lstep和astep分別是掃描匹配的初始距離步長(zhǎng)和掃描匹配的初始角度步長(zhǎng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.05）。iterations：掃描匹配器的迭代次數(shù)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：int，默認(rèn)值：5）。lsigma：掃描匹配過(guò)程中單個(gè)激光掃描束的標(biāo)準(zhǔn)差（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,，默認(rèn)值:0.075）。ogain：似然估計(jì)時(shí)使用的增益，用于平滑重采樣效果（數(shù)據(jù)類(lèi)型：默認(rèn)值:：3.0）。lskip：每個(gè)n+1次掃描進(jìn)行一次掃描匹配，取值為0時(shí)表示每次掃描之后都進(jìn)行一次匹配(數(shù)據(jù)類(lèi)型：int,默認(rèn)值：0)。srr：位置的噪聲項(xiàng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.1）。srt：方位角的噪聲項(xiàng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.2）。str：位置到方位角的協(xié)方差項(xiàng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.1）。stt：方位角到位置的協(xié)方差項(xiàng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.2）。10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）linearUpdate：只有當(dāng)機(jī)器人至少運(yùn)動(dòng)了linearUpdate的距離之后才進(jìn)行一次新的測(cè)量（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值:1.0）angularUpdate：只有當(dāng)機(jī)器人至少轉(zhuǎn)動(dòng)了angularUpdate的角度之后才進(jìn)行一次新的測(cè)量（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值:0.5）temporalUpdate：如果上次掃描處理的時(shí)間早于更新時(shí)間（秒），則處理掃描。小于零的值將關(guān)閉基于時(shí)間的更新(數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值：-1.0)。resampleThreshold：粒子重采樣的閾值。只有當(dāng)評(píng)價(jià)粒子相似度的指標(biāo)Neff小于該閾值時(shí)才進(jìn)行重采樣，所以降低該值意味著提高重采樣的頻率(數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值：0.5)。particles：濾波器中的粒子數(shù)，粒子數(shù)越多，定位精度越高，計(jì)算代價(jià)越大（數(shù)據(jù)類(lèi)型：int，默認(rèn)值：30）。xmin、ymin、xmax和ymax分別是初始地圖大小中X的最小值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：-100.0）、Y的最小值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：-100.0）、X的最大值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：100.0）以及Y的最大值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：100.0）。delta：地圖的分辨率（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：0.05）。llsamplerange：似然估計(jì)的距離采樣范圍(數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，default:0.01)。llsamplestep似然估計(jì)的距離采樣步長(zhǎng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值：0.01）。lasamplerange：似然估計(jì)的旋轉(zhuǎn)采樣范圍。（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值：0.005）。lasamplestep：似然估計(jì)的旋轉(zhuǎn)采樣步長(zhǎng)（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float,默認(rèn)值：0.005）。occ_thresh：占用概率閾值（數(shù)據(jù)類(lèi)型：float，默認(rèn)值：default:0.25）。10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）實(shí)驗(yàn)測(cè)試首先，將激光雷達(dá)接入工控機(jī)，通過(guò)以下命令查看設(shè)備是否正常接入：$ls/dev若出現(xiàn)ttyUSB*（*代表0-9中的某個(gè)數(shù)，本節(jié)中激光雷達(dá)的設(shè)備是dev/ttyUSB0），則激光雷達(dá)驅(qū)動(dòng)成功。通過(guò)以下命令更改相應(yīng)串口權(quán)限，允許串口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)：$sudochmod777/dev/ttyUSB0運(yùn)行如下命令啟動(dòng)SLAM節(jié)點(diǎn)，并移動(dòng)實(shí)驗(yàn)小車(chē)進(jìn)行地圖構(gòu)建，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。$roslaunchlaser_scan_matcherdemo_gmapping.launch實(shí)驗(yàn)結(jié)果10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）在工作空間目錄下創(chuàng)建一個(gè)map文件夾，通過(guò)如下命令保存當(dāng)前構(gòu)建的地圖，保存后的地圖如圖所示：$rosrunmap_servermap_saver-f~/catkin_ws/map/mymap保存地圖若未安裝map_server，可運(yùn)行如下命令安裝功能包：$sudo

apt-get

install

ros-melodic-map-server保存后的地圖10.4.1使用gmapping構(gòu)建地圖機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航介紹導(dǎo)航框架（1）amclamcl的英文全稱是adaptiveMonteCarlolocalization，是在蒙特卡洛定位的基礎(chǔ)上，使用自適應(yīng)的KLD（kullback-leiblerdivergence）方法來(lái)更新粒子。蒙特卡洛定位使用粒子濾波的方法進(jìn)行定位，粒子濾波用通俗的話說(shuō)就是一開(kāi)始在地圖空間均勻的撒一把粒子，然后通過(guò)獲取機(jī)器人的移動(dòng)位姿來(lái)移動(dòng)粒子，比如機(jī)器人向前移動(dòng)了一米，所有的粒子也就向前移動(dòng)一米，不管現(xiàn)在這個(gè)粒子的位置對(duì)不對(duì)，使用每個(gè)粒子所處位置模擬一個(gè)傳感器信息與觀察到的傳感器信息（一般是激光信息）作對(duì)比，從而賦給每個(gè)粒子一個(gè)權(quán)重。之后根據(jù)生成的權(quán)重來(lái)重新生成粒子，權(quán)重越高的生成的概率越大。這樣的迭代之后，所有的粒子會(huì)慢慢地收斂到一起，機(jī)器人在地圖上的確切位置也就被推算出來(lái)了。（2）move_basemove_base功能包的作用是將全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃結(jié)合，從而使機(jī)器人完成基于地圖的導(dǎo)航任務(wù)中的最優(yōu)路徑規(guī)劃，全局路徑規(guī)劃用于生成地圖上機(jī)器人的起始點(diǎn)到設(shè)置的目標(biāo)點(diǎn)的路徑，局部路徑規(guī)劃用于生成到近距離目標(biāo)和為了臨時(shí)躲避障礙物的路徑。機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）ROS中的導(dǎo)航框架10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）在機(jī)器人的導(dǎo)航任務(wù)中，首先，機(jī)器人需要發(fā)布必要的傳感器話題（sensortopic），消息類(lèi)型為sensor_msgs/LaserScan或sensor_msgs/PointCloud，導(dǎo)航目標(biāo)位置信息（move_base_simle/goal），消息類(lèi)型為geometry_msgs/PoseStamped。其次，要求機(jī)器人發(fā)布里程計(jì)信息及相應(yīng)的TF變換。導(dǎo)航功能包用tf功能包來(lái)確定機(jī)器人在世界坐標(biāo)系中的位置和相對(duì)于靜態(tài)地圖的相關(guān)傳感器信息，但是tf功能包不提供與機(jī)器人速度相關(guān)的任何信息，所以導(dǎo)航功能包要求里程計(jì)源程序發(fā)布一個(gè)變換和一個(gè)包含速度信息的nav_msgs/Odometry消息。最后，該導(dǎo)航功能包輸出控制機(jī)器人移動(dòng)的指令（cmd_vel），并通過(guò)geometry_msgs/Twist類(lèi)型的消息來(lái)和底層驅(qū)動(dòng)板通信，從而控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)器人完成相應(yīng)的移動(dòng)。ROS中的導(dǎo)航框架10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）在導(dǎo)航框架中，機(jī)器人的路徑規(guī)劃包括全局路徑規(guī)劃（globalplanner）和局部實(shí)時(shí)規(guī)劃（localplanner）。前者根據(jù)給定的目標(biāo)位置進(jìn)行總體路徑規(guī)劃，后者根據(jù)所在位置附近的障礙物進(jìn)行躲避規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃器使用了A*算法，A*算法是一種高效的路徑搜索算法，采用啟發(fā)函數(shù)來(lái)估計(jì)地圖上機(jī)器人當(dāng)前的位置到目標(biāo)位置之間的距離，并以此選擇最優(yōu)的方向進(jìn)行搜索，如果失敗會(huì)選擇其他路徑繼續(xù)搜索直到得到最優(yōu)路徑。局部路徑實(shí)時(shí)規(guī)劃是利用base_local_plann包實(shí)現(xiàn)的，該包使用DWA（DynamicWindowapproaches，規(guī)劃推理和動(dòng)態(tài)窗口）算法，計(jì)算機(jī)器人每個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該行駛的速度和角度（dx，dy，dthetavelocities）。DWA算法中先離散采樣機(jī)器人控制空間（dx,dy,dtheta），再對(duì)于每個(gè)采樣速度，從機(jī)器人當(dāng)前的狀態(tài)，進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。ROS中的導(dǎo)航框架10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）（3）costmap_2d代價(jià)地圖（costmap）是機(jī)器人收集傳感器信息建立和更新的二維或三維地圖。在move_base的框架下，costmap_2d為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃提供了2D的代價(jià)地圖。costmap_2d使用的是占用柵格地圖，通過(guò)多個(gè)圖層描述環(huán)境信息。每個(gè)圖層描述了一種類(lèi)型的信息，最終的代價(jià)是這些圖層疊加的結(jié)果。比如說(shuō)靜態(tài)地圖層(staticmaplayer)描述的是導(dǎo)航的地圖信息，障礙物層(obstaclelayer)則記錄了環(huán)境中的障礙物，膨脹層(inflationlayer)根據(jù)用戶指定的參數(shù)和機(jī)器人的尺寸將障礙物的占用柵格區(qū)域放大一部分，以防止碰撞。根據(jù)導(dǎo)航類(lèi)型，代價(jià)地圖又被分成兩部分。一個(gè)是全局地圖（global_costmap），在全局移動(dòng)路徑規(guī)劃中以整個(gè)區(qū)域?yàn)閷?duì)象建立移動(dòng)計(jì)劃。而另一個(gè)被稱為局部地圖（local_costmap），這是在局部移動(dòng)路徑規(guī)劃中，在以機(jī)器人為中心的部分限定區(qū)域中規(guī)劃移動(dòng)路徑時(shí)，或在躲避障礙物時(shí)用到的地圖。然而，盡管兩種地圖的目的不同，但表示方法是相同的。costmap用0到255之間的值來(lái)表示。簡(jiǎn)單地說(shuō)，根據(jù)該值可以知道機(jī)器人是位于可移動(dòng)區(qū)域還是位于可能與障礙物碰撞的區(qū)域。000：機(jī)器人可以自由移動(dòng)的freearea（自由區(qū)域）001~127：碰撞概率低的區(qū)域128~252：碰撞概率高的區(qū)域253~254：碰撞區(qū)域255：機(jī)器人不能移動(dòng)的占用區(qū)域（occupiedarea）10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）障礙距離與costmap值的關(guān)系10.4.2基于地圖的定位與自主導(dǎo)航機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.3安裝步驟導(dǎo)航框架中包含amcl、move_base等很多功能包，可以通過(guò)源碼安裝，也可以使用如下命令安裝：$sudoapt-getinstallros-melodic-navigation用源碼安裝的方法如下，在工作空間的src文件夾下克隆源碼：$gitclone/ros-planning/navigation進(jìn)入navigation功能包查看版本：$cdnavigation

$gitbranch選擇melodic版本的navigation：$gitcheckoutmelodic-devel回到工作空間下進(jìn)行編譯：$cdcatkin_ws/

$catkin_make若編譯出現(xiàn)如圖所示的問(wèn)題，說(shuō)明缺少相應(yīng)功能包，運(yùn)行如下命令安裝相應(yīng)功能包：$sudoapt-getinstallros-melodic-tf2-sensor-msgs編譯報(bào)錯(cuò)機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）10.4.4參數(shù)配置文件講解代價(jià)地圖配置障礙物信息通過(guò)兩種代價(jià)地圖儲(chǔ)存：一種是global_costmap，用于全局路徑規(guī)劃；一種是local_costmap，用于本地路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)避障。兩種代價(jià)地圖的正常使用需要三個(gè)配置文件，分別是通用配置文件（CommonConfiguration）、全局規(guī)劃配置文件（GlobalConfiguration）和局部規(guī)劃配置文件（LocalConfiguration）。1.通用配置文件obstacle_range:2.5#設(shè)置地圖中檢測(cè)障礙物的最大范圍（m）。raytrace_range:3.0#設(shè)置機(jī)器人檢測(cè)自由空間的最大范圍（m）。footprint:[[0.165,0.165],[-0.165,0.165],[-0.165,-0.165],[0.165,-0.165]]#設(shè)置機(jī)器人在地圖上的占用面積，以機(jī)器人的中心作為原點(diǎn)。若機(jī)器人外形為圓形，則設(shè)置robot_radius（圓形半徑）。這里我們?cè)O(shè)置機(jī)器人外形為矩形。#robot_radius:0.165inflation_radius:0.1#機(jī)器人的膨脹參數(shù)（m），參數(shù)為0.1表示機(jī)器人規(guī)劃的路徑應(yīng)與障礙物保持大于0.1m的安全距離。max_obstacle_height:0.6#障礙物的最大高度（m）。min_obstacle_height:0.0#障礙物的最小高度（m）。observation_sources:scan#代價(jià)地圖需要關(guān)注的傳感器信息scan:{data_type:LaserScan,topic:/scan,marking:true,clearing:true,expected_update_rate:0}#分別為傳感器的消息類(lèi)型、話題、是否使用傳感器的實(shí)時(shí)信息來(lái)添加或清除代價(jià)地圖的障礙物信息以及根據(jù)傳感器實(shí)際發(fā)布的速率為每個(gè)觀測(cè)源設(shè)置預(yù)期更新速率，當(dāng)傳感器低于預(yù)期速率時(shí)，會(huì)在終端中發(fā)出警告。地圖的更新，來(lái)源于機(jī)器人發(fā)布的傳感器消息，代價(jià)地圖儲(chǔ)存由傳感器獲取的障礙物信息。配置文件名為costmap_common_params.yaml，文件內(nèi)容與解釋如下：機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）全局規(guī)劃配置文件用于全局代價(jià)地圖參數(shù)的配置，配置文件名為global_costmap_params.yaml,文件內(nèi)容及解釋如下：2.全局規(guī)劃配置文件global_costmap:global_frame:/map#表示全局代價(jià)地圖在哪個(gè)坐標(biāo)系下運(yùn)行，這里選擇map參考系。robot_base_frame:/base_footprint#表示全局地圖參考的機(jī)器人坐標(biāo)系。update_frequency:1.0#設(shè)置全局地圖信息更新的頻率（HZ）。publish_frequency:1.0#設(shè)置全局地圖信息發(fā)布的頻率（HZ）。static_map:true#用來(lái)決定代價(jià)地圖是否需要根據(jù)map_server提供的地圖信息進(jìn)行初始化，若不需要已知地圖或map_server，將該參數(shù)設(shè)為false。rolling_window:false#用來(lái)設(shè)置機(jī)器人移動(dòng)過(guò)程中是否需要滾動(dòng)窗口來(lái)保持機(jī)器人處于中心位置。resolution:0.01#設(shè)置地圖分辨率（米/格）。transform_tolerance:1.0#TF變換的容忍誤差。map_type:costmap#地圖類(lèi)型，代價(jià)地圖。代價(jià)地圖配置10.4.4參數(shù)配置文件講解機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）局部規(guī)劃配置文件用于局部代價(jià)地圖參數(shù)的配置，配置文件名為local_costmap_params.yaml，文件內(nèi)容及解釋如下：3.局部規(guī)劃配置文件local_costmap:#參數(shù)含義與全局規(guī)劃配置文件中的相同

global_frame:/odomrobot_base_frame:/base_footprintupdate_frequency:3.0publish_frequency:1.0static_map:falserolling_window:truewidth:6.0#設(shè)置代價(jià)地圖的長(zhǎng)（米）。

height:6.0#設(shè)置代價(jià)地圖的高（米）。

resolution:0.01transform_tolerance:1.0map_type:costmap代價(jià)地圖配置10.4.4參數(shù)配置文件講解機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）局部規(guī)劃器（base_local_planner）配置局部規(guī)劃器的作用是，根據(jù)已經(jīng)規(guī)劃好的全局路徑計(jì)算發(fā)布給機(jī)器人的速度控制指令。配置文件名稱為base_local_planner_params.yaml，文件內(nèi)容與解釋如下：controller_frequency:3.0#設(shè)置向底盤(pán)控制移動(dòng)話題cmd_vel發(fā)送命令的頻率。recovery_behavior_enabled:false#是否啟用move_base修復(fù)機(jī)制來(lái)清理出空間。clearing_rotation_allowed:false#決定做清理空間操作時(shí)候，機(jī)器人是否會(huì)采用原地旋轉(zhuǎn)。TrajectoryPlannerROS:max_vel_x:0.3#機(jī)器人的最大線速度，單位是m/s。

min_vel_x:0.05#機(jī)器人的最小線速度，單位是m/s。

max_vel_y:0.0#差速機(jī)器人的零位控制。

min_vel_y:0.0#差速機(jī)器人的零位控制。

min_in_place_vel_theta:0.5#機(jī)器人最小的原地旋轉(zhuǎn)速度，單位是弧度/秒。

escape_vel:-0.1#機(jī)器人逃離時(shí)的速度，單位是m/s。這個(gè)值必須是負(fù)數(shù)，這樣機(jī)器人才能反向移動(dòng)。

acc_lim_x:2.5#在x方向上的最大線加速度。

acc_lim_y:0.0#在y方向上的最大線加速度。

acc_lim_theta:3.2#在z方向上的最大旋轉(zhuǎn)角。10.4.4參數(shù)配置文件講解機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）holonomic_robot:false#全方向驅(qū)動(dòng)機(jī)器人設(shè)置為true，其他設(shè)為false。

yaw_goal_tolerance:0.1#最大距離目標(biāo)方向的誤差（單位為弧度）。

xy_goal_tolerance:0.1#最多距離目標(biāo)位置的誤差（單位為米）。

latch_xy_goal_tolerance:false#一般為false，若設(shè)置為true，則當(dāng)進(jìn)入xy_goal_tolerance范圍內(nèi)后會(huì)設(shè)置一個(gè)鎖，此后即使在旋轉(zhuǎn)調(diào)整yaw的過(guò)程中跳出xy_goal_tolerance，也不會(huì)進(jìn)行xy上的調(diào)整。

pdist_scale:0.9#path的權(quán)重，權(quán)重越大越靠近全局路徑。

gdist_scale:0.6#goal的權(quán)重，權(quán)重越大越靠近全局目標(biāo)。

meter_scoring:true#計(jì)算系數(shù)時(shí)統(tǒng)一參數(shù)的單位為米，一般都是true，false時(shí)單位為cells。

heading_lookahead:0.325#對(duì)不同的旋轉(zhuǎn)角，最多向前看幾米。

heading_scoring:false#通過(guò)機(jī)器人航向計(jì)算距離還是通過(guò)路徑計(jì)算距離，false為通過(guò)路徑計(jì)算。

heading_scoring_timestep:0.8#對(duì)不同的軌跡，每次前向仿真時(shí)間步長(zhǎng)。

occdist_scale:0.1#權(quán)衡機(jī)器人以多大的權(quán)重躲避障礙物，該值過(guò)大會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人陷入困境。

oscillation_reset_dist:0.05#表示機(jī)器人運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)距離才會(huì)重置振蕩標(biāo)記。局部規(guī)劃器（base_local_planner）配置10.4.4參數(shù)配置文件講解機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）publish_cost_grid_pc:false#將代價(jià)值進(jìn)行可視化顯示,如果設(shè)置為true，那么就會(huì)在~/cost_cloud話題上發(fā)sensor_msgs/PointCloud2類(lèi)型消息。

prune_plan:true#機(jī)器人前進(jìn)是是否清除身后1m外的軌跡。

sim_time:1.0#前向模擬軌跡的時(shí)間，單位為s。

sim_granularity:0.025#軌跡點(diǎn)之間的步長(zhǎng)，越短頻率越高，要求的計(jì)算機(jī)的性能要好。

angular_sim_granularity:0.025#給定角度軌跡的弧長(zhǎng)。

vx_samples:8#x方向速度的樣本數(shù)。

vy_samples:0#差速輪機(jī)器人無(wú)Y方向速度，取0。

vtheta_samples:20#角速度的樣本數(shù)。

dwa:true#是否選擇DWA算法，false的話會(huì)選擇TrajectoryRollout。局部規(guī)劃器（base_local_planner）配置10.4.4參數(shù)配置文件講解機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS