基于 explore_lite包的单个机器人自主探索建图

文章目录

- - 一、简介
  - 二、安装 explore_lite
  - 三、launch 文件配置
  - 四、实验效果
  - 五、常见问题

机器人自主建图有很多方式，比如基于位置边界的map-explore，基于快速搜索树的rrt-explore，指定区域自主探索建图frontier-explore，这几种方法各有优劣。

WIKI：explore_lite
GitHub：https://github.com/hrnr/m-explore

一、简介

explore-lite 提供了贪婪的基于边界的探索。当节点运行时，机器人会贪婪地探索它的环境，直到找不到边界，它的移动命令会发送至 move-base 节点。

explore_lite 不会创建自己的成本图，这使得配置更容易，效率更高（资源更少）。Node 只是订阅nav_msgs/OccupancyGrid 消息。机器人移动命令发送到 move-base 节点。

节点可以进行边界过滤，甚至可以在非膨胀地图上操作。目标黑名单允许处理机器人无法进入的地方，也就是说可以在 move-base 的的代价地图层中配置禁止层参数，explore-lite 也会识别到，并不去探索这部分边界。

二、安装 explore_lite

方法一自动安装：sudo apt-get install ros-ros版本(melodic、noetic等)-explore-lite

方法二手动安装：git clone https://github.com/hrnr/m-explore.git

（explore 就是 explore_lite包，这个功能包的使用也很简单，src 中是源码，include 中是头文件，而我们使用时只需配置好相应的 launch 文件即可。）

在这里插入图片描述

三、launch 文件配置

找到 explore_lite 的功能包，其中 launch 文件夹下面有两个，配置 explore_lite 即可。

在这里插入图片描述 explore_costmap.launch 配置文件如下，其中需要注意的是 robot_base_frame、costmap_topic 和 costmap_updates_topic。

<launch><node pkg="explore_lite" type="explore" respawn="false" name="explore" output="screen"><!--机器人底盘坐标系--><param name="robot_base_frame" value="base_footprint"/><!--地图主题--><param name="costmap_topic" value="move_base/global_costmap/costmap"/><!--地图更新，如果地图来源始终发布完整更新，即不提供此主题，则不需要--><param name="costmap_updates_topic" value="move_base/global_costmap/costmap_updates"/><!--指定是否发布可视化边界--><param name="visualize" value="true"/>  <!--计算新边界和重新考虑目标的频率（Hz）--><param name="planner_frequency" value="0.33"/><!--时间以秒为单位。当机器人在 progress_timeout 没有任何进展时，当前目标将被放弃。--><param name="progress_timeout" value="30.0"/><!--用于加权边界。这个乘法参数影响前沿权重的前沿潜在分量（到边界的距离）。--><param name="potential_scale" value="3.0"/><!--用于加权边界。这个乘法参数影响前沿权重的前沿方向分量。此参数目前不执行任何操作，仅用于向前兼容。--><param name="orientation_scale" value="0.0"/><!--用于加权边界。这个乘法参数影响边界权重（边界大小）的边界增益分量。--><param name="gain_scale" value="1.0"/><!--变换机器人姿势时使用的变换容差。--><param name="transform_tolerance" value="0.3"/><!--将边界视为探索目标的边界的最小大小。以米为单位。--><param name="min_frontier_size" value="0.5"/></node>
</launch>

explore.launch 配置文件如下，其中需要注意的是 robot_base_frame、costmap_topic 和 costmap_updates_topic。

<launch><node pkg="explore_lite" type="explore" respawn="false" name="explore" output="screen"><param name="robot_base_frame" value="base_footprint"/><param name="costmap_topic" value="map"/><param name="costmap_updates_topic" value="map_updates"/><param name="visualize" value="true"/><param name="planner_frequency" value="0.33"/><param name="progress_timeout" value="60.0"/><param name="potential_scale" value="3.0"/><param name="orientation_scale" value="0.0"/><param name="gain_scale" value="1.0"/><param name="transform_tolerance" value="0.3"/><param name="min_frontier_size" value="0.75"/></node>
</launch>

explore_costmap.launch 与 explore.launch 相比只是关于地图话题 costmap_topic 和 costmap_updates_topic 做了修改，改为了 move_base 发布的地图话题，然后对最后一个参数进行了修改，因为 move_base 的代价地图有障碍物膨胀系数，所以将这个参数进行了略微扩大。

move_base launch 相关配置

<launch><!-- Arguments --><arg name="odom_frame_id"   default="odom"/><arg name="base_frame_id"   default="base_footprint"/><arg name="global_frame_id" default="map"/><arg name="laser_topic"     default="scan"/><arg name="cmd_vel_topic"   default="cmd_vel" /><arg name="odom_topic"      default="odom" /><arg name="move_forward_only" default="false"/><!-- move_base --><node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen"><param name="base_local_planner" value="dwa_local_planner/DWAPlannerROS" /><rosparam file="$(find nav_01)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" /><rosparam file="$(find nav_01)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" /><rosparam file="$(find nav_01)/param/local_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find nav_01)/param/global_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find nav_01)/param/base_local_planner_params.yaml" command="load" /><!-- <rosparam file="$(find nav_01)/param/move_base_params.yaml" command="load" /> --><!-- <rosparam file="$(find nav_01)/param/dwa_local_planner_params.yaml" command="load" /> --><param name="global_costmap/global_frame" value="$(arg global_frame_id)"/><param name="global_costmap/robot_base_frame" value="$(arg base_frame_id)"/><param name="local_costmap/global_frame" value="$(arg odom_frame_id)"/><param name="local_costmap/robot_base_frame" value="$(arg base_frame_id)"/><param name="DWAPlannerROS/global_frame_id" value="$(arg odom_frame_id)"/><param name="DWAPlannerROS/min_vel_x" value="0.0" if="$(arg move_forward_only)" /><remap from="cmd_vel" to="$(arg cmd_vel_topic)"/><remap from="laser_topic" to="$(arg laser_topic)"/><remap from="odom" to="$(arg odom_topic)"/></node>
</launch>

nav_01是自己创建的包，存放的是move_base相关配置，可以去官方网站复制

一个launch启动所有自主建图的节点

<launch><!--参数配置，运动是否只向前，false 则表示小车可以后退操作--><arg name="move_forward_only" default="true" />  <!--启动gmapping建图--><include file="$(find nav_01)/launch/nav01_slam.launch" /><!--启动move_base--><include file="$(find explore_lite_test)/launch/move_base.launch"><arg name="move_forward_only" value="$(arg move_forward_only)"/></include><!--启动rviz--><node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find explore_lite_test)/rviz/rviz.rviz"/><!--启动explore_costmap--><include file="$(find explore_lite)/launch/explore.launch" /></launch>

还需要启动gazebo和robot，我是之前有写过这个launch，这里就直接用的之前的

<launch><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find urdf02_gazebo)/urdf/mycar.xacro" /><include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"><!-- <arg name="world_name" value="$(find urdf02_gazebo)/worlds/box_house.world" /> --><arg name="world_name" value="$(find urdf02_gazebo)/worlds/demo03.world" /></include><node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="model" args="-urdf -model mycar -param robot_description"  /></launch>