基于Pixhawk和ROS搭建自主无人车(五):SLAM导航篇

2024-01-26 04:44

本文主要是介绍基于Pixhawk和ROS搭建自主无人车(五):SLAM导航篇,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

参考

  • PX4 Autopilot User Guide
  • ArduPilot Documentation
  • 基于Pixhawk和ROS搭建自主无人车(文章链接汇总)

1. 硬件平台

在这里插入图片描述

2. 环境搭建

2.1 创建工作空间

$ cd
$ mkdir -p mav_ws/src
$ cd mav_ws
$ catkin_init_workspace

ROS命令 catkin_init_workspace 分析

2.2 安装 RPLiDAR 包

$ cd ~/mav_ws/src
$ git clone https://github.com/Slamtec/rplidar_ros.git

2.3 安装 Cartographer

  • 先安装一些工具

    $ sudo apt-get update
    $ sudo apt-get install -y python-wstool python-rosdep ninja-build stow
    # noetic 则使用下行代码,上行默认为 melodic 版本
    $ sudo apt-get install -y python3-wstool python3-rosdep ninja-build stow
    
  • 使用 wstool 重新初始化工作区,然后合并 cartographer_ros.rosinstall 文件并获取依赖项的代码

    $ cd ~/mav_ws
    $ wstool init src
    $ wstool merge -t src https://raw.githubusercontent.com/googlecartographer/cartographer_ros/master/cartographer_ros.rosinstall
    $ wstool update -t src
    
  • 安装 proto3 和 abseil

    $ wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros  # 根据提示选择 3 安装 rosdepc 
    $ src/cartographer/scripts/install_proto3.sh
    $ sudo rosdepc init
    $ rosdepc update
    # 进行下一步之前,先注释 cartographer 包下 package.xml 中该行代码:(<depend>libabsl-dev</depend>)  
    $ src/cartographer/scripts/install_abseil.sh
    $ rosdepc install --from-paths src --ignore-src --rosdistro=${ROS_DISTRO} -y
    
  • 安装 robot_pose_publisher(使用 TF 发布机器人相对于地图位置的节点)

    $ cd ~/mav_ws/src
    $ git clone https://github.com/GT-RAIL/robot_pose_publisher.git
    
  • 创建 cartographer.launch 文件

    $ cd ~/mav_ws/src/cartographer_ros/cartographer_ros/launch
    $ gedit cartographer.launch
    
    <!-- cartographer.launch -->
    <launch><param name="/use_sim_time" value="false" /><node name="cartographer_node"pkg="cartographer_ros"type="cartographer_node"args="-configuration_directory $(find cartographer_ros)/configuration_files -configuration_basename cartographer.lua"output="screen"><remap from="odom" to="/mavros/local_position/odom" /><remap from="imu" to="/mavros/imu/data" /></node><node name="cartographer_occupancy_grid_node"pkg="cartographer_ros"type="cartographer_occupancy_grid_node" /><node name="robot_pose_publisher"pkg="robot_pose_publisher"type="robot_pose_publisher"respawn="false"output="screen" ><param name="is_stamped" type="bool" value="true"/><remap from="robot_pose" to="/mavros/vision_pose/pose" /></node><node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_to_laser_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 base_link laser 100" />
    </launch>
    
  • 创建 cartographer.lua 脚本文件

    $ cd ~/mav_ws/src/cartographer_ros/cartographer_ros/configuration_files
    $ gedit cartographer.lua
    
    include "map_builder.lua"
    include "trajectory_builder.lua"options = {map_builder = MAP_BUILDER,trajectory_builder = TRAJECTORY_BUILDER,map_frame = "map",tracking_frame = "base_link",published_frame = "base_link",odom_frame = "odom",provide_odom_frame = true,publish_frame_projected_to_2d = false,use_odometry = false,use_nav_sat = false,use_landmarks = false,num_laser_scans = 1,num_multi_echo_laser_scans = 0,num_subdivisions_per_laser_scan = 1,num_point_clouds = 0,lookup_transform_timeout_sec = 0.2,submap_publish_period_sec = 0.3,pose_publish_period_sec = 5e-3,trajectory_publish_period_sec = 30e-3,rangefinder_sampling_ratio = 1.,odometry_sampling_ratio = 1.,fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,imu_sampling_ratio = 1.,landmarks_sampling_ratio = 1.,
    }MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = trueTRAJECTORY_BUILDER_2D.min_range = 0.05
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_range = 30
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.missing_data_ray_length = 8.5
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = false
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.translation_weight = 0.2
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.ceres_scan_matcher.rotation_weight = 5
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = true
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.real_time_correlative_scan_matcher.linear_search_window = 0.1
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.real_time_correlative_scan_matcher.translation_delta_cost_weight = 1.
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.real_time_correlative_scan_matcher.rotation_delta_cost_weight = 10
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.motion_filter.max_angle_radians = math.rad(0.2)
    -- for current lidar only 1 is good value
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.num_accumulated_range_data = 1TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_z = -0.5
    TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_z = 0.5POSE_GRAPH.constraint_builder.min_score = 0.65
    POSE_GRAPH.constraint_builder.global_localization_min_score = 0.65
    POSE_GRAPH.optimization_problem.huber_scale = 1e2
    POSE_GRAPH.optimize_every_n_nodes = 30return options
    

2.4 编译工作空间

$ cd ~/mav_ws
$ catkin build
$ source devel/setup.bash

catkin_make 和catkin build这两个命令的区别

2.5 启动

  • 启动 roscore

    $ roscore
    
  • 启动激光雷达节点

    # 本文使用 RPLiDAR A1 型号激光雷达,根据不同型号替换 rplidar_a1.launch
    $ roslaunch rplidar_ros rplidar_a1.launch
    
    <!-- rplidar_a1.launch -->
    <!-- 注意查看激光雷达连接机载电脑的端口号 /dev/ttyUSB0 -->
    <launch><node name="rplidarNode"          pkg="rplidar_ros"  type="rplidarNode" output="screen"><param name="serial_port"         type="string" value="/dev/ttyUSB0"/><param name="serial_baudrate"     type="int"    value="115200"/><param name="frame_id"            type="string" value="laser"/><param name="inverted"            type="bool"   value="false"/><param name="angle_compensate"    type="bool"   value="true"/></node>
    </launch>
    
  • 启动 cartographer

    $ roslaunch cartographer_ros cartographer.launch
    
  • 启动 MAVROS 通信

    $ roslaunch mavros apm.launch
    

    基于Pixhawk和ROS搭建自主无人车(三):ROS通信篇

3. 配置 APM 固件参数

  • 打开 Mission Planner 地面站,在全部参数表中配置以下参数(记得写入参数并重启地面站

    AHRS_EKF_TYPE = 3
    EK2_ENABLE = 0
    EK3_ENABLE = 1
    EK3_SRC1_POSXY = 6
    EK3_SRC1_POSZ = 1
    EK3_SRC1_VELXY = 6
    EK3_SRC1_VELZ = 6
    EK3_SRC1_YAW = 6
    GPS_TYPE = 0
    VISO_TYPE = 1
    ARMING_CHECK = 388598
    
  • 在飞行数据界面地图上右键,然后选择 “设置家在此” >> “Set Home Here” >> “Set EKF Origin Here”,车辆应立即出现在地图上
    在这里插入图片描述

4. 测试

  • 要确认 ROS 端正常工作,请输入以下命令,并且应显示 cartographer 位置估计的实时更新
    $ rostopic echo /mavros/vision_pose/pose
    $ rostopic info /mavros/vision_pose/pose
    

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • 打开 Mission Planner 地面站,在飞行数据界面按 Ctrl+F,然后点击 MAVLink Inspector,出现以下界面证明 VISION_POSITION_ESTIMATE 消息已成功发送到飞控
    在这里插入图片描述

5. 报错解决

  • FreArm:Fence requires position:将参数 FENCE_ENABLE 设置为 0
    在这里插入图片描述

  • FreArm:servo function 33 unassigned:下述方法可行???

    • ardupilot rover ardurover 电机相关源码 PreArm servo function 33 unassigned

这篇关于基于Pixhawk和ROS搭建自主无人车(五):SLAM导航篇的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/645665

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