ROS 學(xué)習(xí)系列 -- RViz 實時觀測機(jī)器人建立導(dǎo)航2D封閉空間地圖過程 (SLAM)

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ROS提供了非常強(qiáng)大的圖形化模擬環(huán)境 RViz，這個 RViz 能做的事情非常多。今天我們學(xué)習(xí)一下如何使用 RViz 對機(jī)器人在路徑探索過程中對地圖動態(tài)觀測。我們將學(xué)習(xí)重放已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)來模擬機(jī)器人輸入，從而將精力放到SLAM和地圖的建立以及RViz的使用上。下面是效果圖:

一 基本概念

ROS 對機(jī)器人導(dǎo)航提供了非常強(qiáng)大的支持，這可以讓我們在不了解細(xì)節(jié)和海量復(fù)雜無比的科學(xué)計算的情況下就可以對機(jī)器人的導(dǎo)航，定位，路徑規(guī)劃。這其中第一步就是要建立一個封閉環(huán)境的地圖，這個過程叫做SLAM (simultaneous localization and mapping),也稱為CML (Concurrent Mapping and Localization), 即時定位與地圖構(gòu)建，或并發(fā)建圖與定位。 SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出。 由于其重要的理論與應(yīng)用價值，被很多學(xué)者認(rèn)為是實現(xiàn)真正全自主移動機(jī)器人的關(guān)鍵。

二 ROS gmaping 工具

ROS 提供的gmaping包是用來生成地圖的，它是對著名的開源OpenSlam包在ROS框架下的一個實現(xiàn)。這個包提供了對激光設(shè)備的Slam, 根據(jù)激光設(shè)備的輸入和姿態(tài)數(shù)據(jù)從而建立一個基于網(wǎng)格的的2D地圖（就像建立樓房設(shè)計的 平面圖）。它需要從ROS系統(tǒng)監(jiān)聽許多Topic,并輸出一個Topic --map (nav_msgs/OccupancyGrid),這也是RViz的輸入Topic.

這個包需要單獨下載 ,命令  ： sudo apt-get install ros-indigo-slam-gmapping

三 硬件要求

本文提供的是模擬數(shù)據(jù)，所以沒有任何硬件需要。

gmaping 需要使用實際的機(jī)器人獲取激光或者深度數(shù)據(jù)。通常這些激光距離探測器價格比較昂貴，ROS推薦使用的 SCIP2.2， Hokuyo Model 04LX, 30LX ，SICK LMS2xx Lasers 價格都巨貴無比，而且尺寸都較大。ROS使用的廉價機(jī)器人TurtleBot使用的則是Kinnect價格在接近1000元，但這個不是我們今天的話題內(nèi)容。

四 操作過程

1. 啟動ROS master.  這是所有ROS操作的第一步，就像開機(jī)一樣
   

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   1. roscore  

2. 配置ROS啟用重放數(shù)據(jù)中的時間而非本機(jī)時間，影響整個系統(tǒng)所有時間API的輸出結(jié)果。在默認(rèn)情況下，ROS使用ubuntu系統(tǒng)的時間，也就是墻上時鐘時間(wall clock)。但我們重播一個記錄歷史文件時，里面記錄的是歷史時間，所以我們需要告訴ROS從現(xiàn)在起開始啟用模擬時間。
   

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   1. rosparam set use_sim_time true  

3. 下載ROS提供的激光數(shù)據(jù)采集記錄文件

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   1. wget http://pr./data/gmapping/basic_localization_stage.bag  

4. 啟動gmapping, 并監(jiān)聽 scan_base topic發(fā)來的消息。該topic是由模擬器發(fā)布的。

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   1. rosrun gmapping slam_gmapping scan:=base_scan  

5. 啟動模擬器重放激光數(shù)據(jù)

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   1. rosbag play --clock basic_localization_stage.bag  

6. 啟動RViz,點擊 add 按鈕(左下方) ,在彈出的列表中選擇 map,點擊OK,這時開始展現(xiàn)一個空的地圖
   

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   1. rosrun rviz rviz  

7. 
   

8. 最關(guān)鍵的一步，要告訴RViz  生成map信息的topic是什么。我們前面講到過，gmapping輸出的topic是 /map.  如下圖配置，立即就可以看到地圖的動態(tài)建立了
   

9. 隨著時間的推進(jìn)，慢慢的整個地圖就顯示出來了

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3樓 shixiaolu63 2015-12-16 14:34發(fā)表 [回復(fù)]

大神，你好，在rviz中顯示地圖信息，只slam_gmapping只需要訂閱tf scan就夠了吧，我按您的步驟把模擬激光換成了真實的激光，可是在rviz中沒右地圖哦，這是什么原因，求指導(dǎo)

2樓 張京林要加油 2015-08-25 12:20發(fā)表 [回復(fù)]

請問樓主有沒有遇到turtlebot建圖不準(zhǔn)的問題啊，我構(gòu)建的地圖總是在轉(zhuǎn)角的時候把周圍的直角走廊構(gòu)建成鈍角，最終地圖無法閉合呢

1樓 FlyWithoutings 2015-05-10 00:07發(fā)表 [回復(fù)]

你好，為什么我做的時候，地圖是一下子就出來了，沒有一個動態(tài)的過程？

Re: wowobubu 2015-10-14 09:49發(fā)表 [回復(fù)]

回復(fù)Lser2012：你估計是沒有啟用模擬時間，就是上面的2步驟...你再試試？