【体验内容】

一、全局规划：Astar算法

【检查点1】在上次gmapping实验课中构建的地图上，使用astar规划一条路径。

在工作空间的src目录下，下载astar算法功能包并编译

git  clone  https://gitee.com/massif_li/astar
cd ..
catkin_make

修改launch文件中的yaml地图文件地址，运行launch文件

roslaunch astar astar.launch

在显示出来的rviz界面中可以看到设置的地图文件，分辨点击2D Pose Estimate和2D Nav Goal，即可在地图中设置起始位姿和目标位姿，可以看到astar程序为我们规划一条路径。

使用rqt_graph查看此时运行的节点，将左上角的选项从Nodes only改为Nodes/Topics (all)，可以看到astar节点接受起始点位姿和地图，生成导航路径和覆盖在原地图上的路径图像蒙版。

其中这几个话题的消息类型：
/initialpose —— geometry_msgs/PoseWithCovarianceStamped（带协方差标志的位姿）
/move_base_simple/goal —— geometry_msgs/PoseStamped（位姿）
/map —— nav_msgs/OccupancyGrid（占用栅格）
/nav_path —— nav_msgs/Path（路径，由一个标准头和一组位姿组成）
/mask —— nav_msgs/OccupancyGrid（占用栅格）

二、Turtlebot定位与导航

【检查点2】完成蒙特卡洛定位（即使得位姿粒子群在运动控制下获得收敛的效果）。

在工作空间的src目录下，下载以下功能包并编译（这是用户与turtlebot进行交互的功能包，后面会使用其中的turtlebot_rviz_launchers显示蒙特卡洛定位过程与效果）

git  clone  https://gitee.com/massif_li/turtlebot_interactions.git
cd ..
catkin_make

在turtlebot_ws/ src / turtlebot_apps / turtlebot_navigation / launch / includes / amcl目录下创建rplidar_amcl.launch.xml文件，代码如下：

rplidar_amcl.launch.xml

<launch><arg name="use_map_topic"   default="false"/><arg name="scan_topic"      default="scan"/> <arg name="initial_pose_x"  default="0.0"/><arg name="initial_pose_y"  default="0.0"/><arg name="initial_pose_a"  default="0.0"/><arg name="odom_frame_id"   default="odom"/><arg name="base_frame_id"   default="base_footprint"/><arg name="global_frame_id" default="map"/><node pkg="amcl" type="amcl" name="amcl"><param name="use_map_topic"             value="$(arg use_map_topic)"/><!-- Publish scans from best pose at a max of 10 Hz --><param name="odom_model_type"           value="diff"/><param name="odom_alpha5"               value="0.1"/><param name="gui_publish_rate"          value="10.0"/><param name="laser_max_beams"             value="60"/><param name="laser_max_range"           value="12.0"/><param name="min_particles"             value="500"/><param name="max_particles"             value="2000"/><param name="kld_err"                   value="0.05"/><param name="kld_z"                     value="0.99"/><param name="odom_alpha1"               value="0.2"/><param name="odom_alpha2"               value="0.2"/><!-- translation std dev, m --><param name="odom_alpha3"               value="0.2"/><param name="odom_alpha4"               value="0.2"/><param name="laser_z_hit"               value="0.5"/><param name="laser_z_short"             value="0.05"/><param name="laser_z_max"               value="0.05"/><param name="laser_z_rand"              value="0.5"/><param name="laser_sigma_hit"           value="0.2"/><param name="laser_lambda_short"        value="0.1"/><param name="laser_model_type"          value="likelihood_field"/><!-- <param name="laser_model_type" value="beam"/> --><param name="laser_likelihood_max_dist" value="2.0"/><param name="update_min_d"              value="0.25"/><param name="update_min_a"              value="0.2"/><param name="odom_frame_id"             value="$(arg odom_frame_id)"/> <param name="base_frame_id"             value="$(arg base_frame_id)"/> <param name="global_frame_id"           value="$(arg global_frame_id)"/><param name="resample_interval"         value="1"/><!-- Increase tolerance because the computer can get quite busy --><param name="transform_tolerance"       value="1.0"/><param name="recovery_alpha_slow"       value="0.0"/><param name="recovery_alpha_fast"       value="0.0"/><param name="initial_pose_x"            value="$(arg initial_pose_x)"/><param name="initial_pose_y"            value="$(arg initial_pose_y)"/><param name="initial_pose_a"            value="$(arg initial_pose_a)"/><remap from="scan"                      to="$(arg scan_topic)"/></node>
</launch>

在turtlebot_ws/src/turtlebot_app/turtlebot_navigation/param目录新建rplidar_costmap_params.yaml文件，

rplidar_costmap_params.yaml

global_costmap:robot_radius: 0.20obstacle_layer:scan:data_type: LaserScantopic: scanmarking: trueclearing: truemin_obstacle_height: 0.05max_obstacle_height: 0.35local_costmap:robot_radius: 0.18obstacle_layer:scan:data_type: LaserScantopic: scanmarking: trueclearing: truemin_obstacle_height: 0.05max_obstacle_height: 0.35

在turtlebot_ws/src/turtlebot_app/turtlebot_navigation/launch目录下创建rplidar_amcl_demo.launch文件，代码如下：

rplidar_amcl_demo.launch

<launch><!-- 2D sensor --><arg name="2D_laser" default="rplidar"/><include file="$(find rplidar_ros)/launch/rplidar.launch"></include><!-- Map server --><arg name="map_file" default="/home/lijian/Documents/turtlebot_ws/map/rplidar_gmapping.yaml"/><node name="map_server" pkg="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)" /><!-- AMCL --><arg name="custom_amcl_launch_file" default="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/amcl/$(arg 2D_laser)_amcl.launch.xml"/><arg name="initial_pose_x" default="0.0"/> <!-- Use 17.0 for willow's map in simulation --><arg name="initial_pose_y" default="0.0"/> <!-- Use 17.0 for willow's map in simulation --><arg name="initial_pose_a" default="0.0"/><include file="$(arg custom_amcl_launch_file)"><arg name="initial_pose_x" value="$(arg initial_pose_x)"/><arg name="initial_pose_y" value="$(arg initial_pose_y)"/><arg name="initial_pose_a" value="$(arg initial_pose_a)"/></include><!-- Move base --><arg name="custom_param_file" default="$(find turtlebot_navigation)/param/$(arg 2D_laser)_costmap_params.yaml"/><include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/move_base.launch.xml"><arg name="custom_param_file" value="$(arg custom_param_file)"/></include></launch>

编译

catkin_make

替换好rplidar_amcl_demo.launch中的地图信息

roslaunch turtlebot_navigation rplidar_amcl_demo.launch
roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_navigation.launch

指定

三、全局与局部规划理解

【不检查】点击“2D Nav Goal”，指定目标点，对完成定位的turtlebot进行运动规划，自行了解全局规划和局部规划的区别。

【作业内容】

四、C++编写栅格地图（可课后完成）

用C++编写一个 m×nm\times nm×n 个格子的栅格地图，并绘制图案，如棋盘格、文字等。复杂图案、彩图、动态图可加分。

实现思路：了解 nav_msgs/OccupancyGrid 消息的数据结构，编写话题发布程序持续发出该类型话题，可以使用 rviz 查看发出的栅格图样。

范例：

#include "ros/ros.h"
#include <iostream>
#include "std_msgs/Float32.h"
#include "nav_msgs/OccupancyGrid.h"/* /map话题的消息类型为nav_msgs/OccupancyGrid 具体的数据结构为std_msgs/Header headeruint32 seqtime stampstring frame_id
nav_msgs/MapMetaData infotime map_load_timefloat32 resolutionuint32 widthuint32 heightgeometry_msgs/Pose origingeometry_msgs/Point positionfloat64 xfloat64 yfloat64 zgeometry_msgs/Quaternion orientationfloat64 xfloat64 yfloat64 zfloat64 w
int8[] data*/using namespace std;int main(int argc, char **argv)
{// 初始化节点ros::init(argc,argv,"mapnode");ros::NodeHandle n;ros::Publisher mappub = n.advertise<nav_msgs::OccupancyGrid>("map",1,true);ros::Publisher intpub = n.advertise<std_msgs::Float32>("number",1,true);nav_msgs::OccupancyGrid rosMap;rosMap.info.resolution = 1.0;rosMap.info.width = 20;rosMap.info.height = 10;rosMap.info.origin.position.x = 0.0;rosMap.info.origin.position.y = 0.0;rosMap.info.origin.position.z = 0.0;rosMap.info.origin.orientation.x = 0.0;rosMap.info.origin.orientation.y = 0.0;rosMap.info.origin.orientation.z = 0.0;rosMap.info.origin.orientation.w = 1.0;rosMap.data.resize(rosMap.info.width * rosMap.info.height);int count = 0;for(int i = 0;i < rosMap.info.width * rosMap.info.height; i++){rosMap.data[i] = count++;}rosMap.header.stamp = ros::Time::now();rosMap.header.frame_id = "map";mappub.publish(rosMap);std_msgs::Float32 mynumber;mynumber.data = 2.3;while(1){// intpub.publish(mynumber);mappub.publish(rosMap);cout << "Hello" << endl;}
}

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