ディレクトリ

8ナビゲーション

ナビゲーションはロボットの最も基本的な機能の1つです。ROSは、グローバルおよびローカルパス計画、コストマップ、異常な動作の回復、マップサーバーなど、ナビゲーションソリューションの完全なセットを提供します。この機能は、経路計画、配置、マップ、および異常な動作の回復のためのパッケージを含むナビゲーションスタックROSメタパッケージに配置されます。

パッケージ名	機能
amcl	ポジショニング
fake_localization	ポジショニング
map_server	地図を提供する
move_base	パス計画ノード
nav_core	base_local_plannerを含むパスプランニング用のインターフェースクラス 3つのインターフェースbase_global_plannerとrecovery_behavior
base_local_planner	軌道計画ロールアウトとDWAの2つのローカル計画アルゴリズムを実装
dwa_local_planner	再実装されたDWAローカル計画アルゴリズム
parrot_planner	よりシンプルなグローバル計画アルゴリズムを実装
navfn	DijkstraおよびA *グローバル計画アルゴリズムを実装
global_planner	再実装されたダイクストラとA *グローバル計画アルゴリズム
clear_costmap_recovery	コストマップをクリアするリカバリー行動を実現
rotate_recovery	ローテーションのリカバリー動作を実現
move_slow_and_clear	動きの遅い回復動作を実現
costmap_2d	2次元コストマップ
voxel_grid	三次元の小さな正方形
robot_pose_ekf	ロボットポーズのカルマンフィルタリング

8.1ナビゲーション作業フレームワーク

入力してください：

/ tf：フィードによって提供されるtfには、map_frame、odom_frame、base_frame、およびロボットの各関節間の完全なtfツリーが含まれます。
/ odom：オドメーター情報
/ scanまたは/ pointcloud：センサーの入力情報。最も一般的に使用されるのはレーザーレーダー（sensor_msgs / LaserScanタイプ）であり、点群データ（sensor_msgs / PointCloud）もあります。
/マップ：マップはSLAMプログラムによって提供されるか、既知のマップをmap_serverによって指定できます。

上記の4つのトピックは、ナビゲーションシステムに継続的に提供する必要があります。次のトピックは、いつでも公開できます。

move_base_simple /ゴール：ターゲットポイントの位置。

出力：

/ cmd_vel：geometry_msgs /ツイストタイプ、各瞬間に計画される速度情報。形式は次のとおりです。

geometry_msgs / Vector3リニア

float64 x

float64および

float64と

geometry_msgs / Vector3角度

float64 x

float64および

float64と

move_baseが提供するサービス：

make_plan：nav_msgs / GetPlanタイプ。リクエストはターゲットポイントであり、レスポンスは計画された軌道ですが、軌道は実行されません。
clear_unknown_space：std_srvs /空のタイプ。ユーザーが不明なエリアのマップをクリアできるようにします。
clear_costmaps：std_srvs /空のタイプ。ユーザーがコストマップ上の障害物をクリアできるようにします。

8.2 move_base

move_baseはNavigationのコアノードであり、Navigationのタスクで主要な位置にあり、他のいくつかのパッケージはそのプラグインです。

move_baseを実行するには、3つのプラグイン（base_local_planner、base_global_planner、recovery_behavior）を含むプラグインを選択する必要があります。これらの3つのプラグインを指定する必要があります。指定しない場合、システムがデフォルト値を指定します。ナビゲーションは、move_baseを構成するときに選択できる多数の候補プラグインを提供します。

base_local_plannerプラグイン：

base_local_planner：軌道計画ロールアウトとDWAの2つのローカル計画アルゴリズムを実装します
dwa_local_planner：実装されたDWAローカル計画アルゴリズム。base_local_plannerの改良バージョンと見なすことができます

base_global_plannerプラグイン：

parrot_planner：よりシンプルなグローバル計画アルゴリズムを実装します
navfn：DijkstraおよびA *グローバル計画アルゴリズムを実装
global_planner：再実装されたダイクストラとA *グローバル計画アルゴリズム。これはnavfnの改良バージョンと見なすことができます

recovery_behaviorプラグイン：

clear_costmap_recovery：コストマップをクリアする回復動作を実装します
rotate_recovery：ローテーションの回復動作を実装します
move_slow_and_clear：遅い動きの回復動作が実現されます

コストマッププラグイン：

プラグインはデフォルトで選択されています。デフォルトはcostmap_2dで、変更できません。

プラグインはmove_baseのパラメータ設定で選択できます。構成するにはパラメータが多すぎるため、構成は通常yamlファイルに書き込まれます。上記のパラメータを保存するには、param / move_base_params.yamlを使用します。

8.3コストマップ

ROSのマップはトピック/マップであり、画像でもあります。1ピクセルは実際の領域を表し、グレー値は障害物の可能性を示すために使用されます。ただし、実際のナビゲーションタスクでは、マップを用意するだけでは不十分です。ロボットは、動的に障害物を追加したり、存在しない障害物をクリアしたり、マップ上の危険な領域にマークを付けてルートを計画したりできる必要があります。より有用な情報を提供します。

ナビゲーションが必要なため、コストマップが表示されます。コストマップは、/マップの上にいくつかのマップを追加することとして理解できます。これには、元のマップ情報が含まれるだけでなく、他の補助情報も追加されます。

コストマップには次の特性があります。

1。まず、2つのコストマップがあります。1つはlocal_costmapで、もう1つはglobal_costmapです。これらはそれぞれローカルパスプランナーとグローバルパスプランナーに使用されます。これら2つのコストマップはデフォルトであり、costmap_2dのみをプラグインとして選択できます。

2. local_costmapでもglobal_costmapでも、それらのレイヤーを構成でき、複数のレベルを選択できます。

コストマップレイヤーには次のものが含まれます。

静的マップレイヤー：静的マップレイヤー、通常はSLAMによって作成された静的マップ。
障害物マップレイヤー：障害物マップレイヤー。センサーが感知した障害物情報を動的に記録するために使用されます。
インフレーションレイヤー：インフレーションレイヤー、ロボットの外側のレイヤーを回避するために、マップの上の2つのレイヤーをインフレート（外側に拡大）します
シェルが障害物にぶつかります。
その他のレイヤー：プラグインの形でコストマップを自分で実装することもできます。
LayerやRange Sensor Layerなどのオープンソースプラグイン。

複数のレイヤーを選択して同時に共存させることができます。

コストマップの設定もyamlで保存されます。通常、コストマップはローカルとグローバルのコーストマップに分割されるため、2つのコストマップを分離するために使用されます。

8.4 map_server

固定されたシナリオでは、（SLAMまたは測定を介して）マップがわかっているため、ロボットは、オンになるたびに再構築するのではなく、開始するたびに既知のマップを直接ロードするのが最適です。この場合、シーン情報を提供するためにパブリッシュ/マップするノードが必要です。map_serverは、ナビゲーションやその他の機能のために既知のマップを公開したり、SLAMによって作成されたマップを保存したりできる、このような関数パッケージです。

map_serverを公開/マップするには、2つのファイルを入力する必要があります。