costmap 代价地图

转自:https://sychaichangkun.gitbooks.io/ros-tutorial-icourse163/content/chapter10/10.3.html

10.3 costmap

costmap是Navigation Stack里的代价地图,它其实也是move_base插件,本质上是C++的动态链接库,用过catkin_make之后生成.so文件,然后move_base在启动时会通过动态加载的方式调用其中的函数。

10.3.1 代价地图

之前我们在介绍SLAM时讲过ROS里的地图的概念,地图就是/map这个topic,它也是一张图片,一个像素代表了实际的一块面积,用灰度值来表示障碍物存在的可能性。然而在实际的导航任务中,光有一张地图是不够的,机器人需要能动态的把障碍物加入,或者清楚已经不存在的障碍物,有些时候还要在地图上标出危险区域,为路径规划提供更有用的信息。

因为导航的需要,所以出现了代价地图。你可以将代价地图理解为,在/map之上新加的另外几层地图,不仅包含了原始地图信息,还加入了其他辅助信息。

代价地图有一下特点: 1.首先,代价地图有两张,一张是local_costmap,一张是global_costmap,分别用于局部路径规划器和全局路径规划器,而这两个costmap都默认并且只能选择costmap_2d作为插件。 2. 无论是local_costmap还是global_costmap,都可以配置他们的Layer,可以选择多个层次。costmap的Layer包括以下几种:

  • Static Map Layer:静态地图层,通常都是SLAM建立完成的静态地图。
  • Obstacle Map Layer:障碍地图层,用于动态的记录传感器感知到的障碍物信息。
  • Inflation Layer:膨胀层,在以上两层地图上进行膨胀(向外扩张),以避免机器人的外壳会撞上障碍物。
  • Other Layers:你还可以通过插件的形式自己实现costmap,目前已有Social Costmap LayerRange Sensor Layer等开源插件。

可以同时选择多个Layer并存。

10.3.2 地图插件的选择

与9.2节中move_base插件的配置类似,costmap配置也同样用yaml 来保存,其本质是维护在参数服务器上。由于costmap通常分为local和global的coastmap,我们习惯把两个代价地图分开。以ROS-Academy-for-Beginners为例,配置写在了param文件夹下的global_costmap_params.yamllocal_costmap_params.yaml里。 global_costmap_params.yaml:

global_costmap:
   global_frame: /map
   robot_base_frame: /base_footprint
   update_frequency: 2.0
   publish_frequency: 0.5
   static_map: true
   rolling_window: false
   transform_tolerance: 0.5
   plugins:
     - {name: static_layer,            type: "costmap_2d::StaticLayer"}
     - {name: voxel_layer,             type: "costmap_2d::VoxelLayer"}
     - {name: inflation_layer,         type: "costmap_2d::InflationLayer"}

local_costmap_params.yaml:

local_costmap:
   global_frame: /map
   robot_base_frame: /base_footprint
   update_frequency: 5.0
   publish_frequency: 2.0
   static_map: false
   rolling_window: true
   width: 4.0
   height: 4.0
   resolution: 0.05
   origin_x: 5.0
   origin_y: 0
   transform_tolerance: 0.5
   plugins:
    - {name: voxel_layer,      type: "costmap_2d::VoxelLayer"}
    - {name: inflation_layer,     type: "costmap_2d::InflationLayer"}

plugins一项中可以设置Layer的种类,可以多层叠加。在本例中,考虑到局部地图并不需要静态地图,而只考虑传感器感知到的障碍物,因此可以删去StaticLayer。


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