参见wiki官网 Gmapping功能包.其中包括了Gmapping功能包订阅发布的话题,参数等。
根据官网介绍,Gmapping订阅了两个话题:/tf 和 /scan
tf指的是坐标变换,就是将机器人各组件的相对位置关系表示出来,对于Gmapping而言,它需要三个tf:雷达,机器人基坐标和里程计
对于雷达和机器人基座标,我们可以有两种发布的方法。
第一种:通过urdf建立机器人模型,然后写一个launch文件将模型文件载入并发布机器人的状态信息给tf。urdf是一种机器人建模的一种方法,具体参见urdf wiki官网
launch文件示例如下:
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!--param name="/use_sim_time" value="true"/ -->
<arg name="model" />
<!-- 加载机器人模型参数 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find robot_description)/src/urdf/robot_model.xacro" />
<!-- 设置GUI参数,显示关节控制插件 -->
<param name="use_gui" value="false"/>
<!-- 运行joint_state_publisher节点,发布机器人的关节状态 -->
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
<!-- 运行robot_state_publisher节点,发布tf -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
<!-- 运行rviz可视化界面 -->
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" />
</launch>
第二种:调用tf的API,编写代码发布tf。具体参见 tf API wiki官网。
里程计发布的是base_link → odom坐标变换,其中base_link是上面所说的机器人基坐标,odom是世界坐标系中固定的一个坐标。里程计反映的是机器人行驶的轨迹,本质也是坐标变换,这个坐标变换通常是由机器人的速度与时间计算出来的(也有视觉里程计等,原理完全不一样),所以里程计的发布实际上是不断地读取速度和时间信息,计算成坐标填充到ROS的消息里。
时间信息可以由ROS帮我们计算,而速度信息需要结合机器人的实际情况,通常由电机编码器将速度反馈给电机驱动器的控制板(也就是所谓的下位机),然后由控制板发布给上位机。
以Arduino Uno作为控制板为例,发布里程计的示例代码如下:
/*
* rosserial Planar Odometry Example
*/
#include <ros.h>
#include <ros/time.h>
#include <tf/tf.h>
#include <tf/transform_broadcaster.h>
ros::NodeHandle nh;
geometry_msgs::TransformStamped t;
tf::TransformBroadcaster broadcaster;
double x = 1.0;
double y = 0.0;
double theta = 1.57;
char base_link[] = "/base_link";
char odom[] = "/odom";
void setup()
{
nh.initNode();
broadcaster.init(nh);
}
void loop()
{
// drive in a circle
double dx = 0.2;
double dtheta = 0.18;
x += cos(theta)*dx*0.1;
y += sin(theta)*dx*0.1;
theta += dtheta*0.1;
if(theta > 3.14)
theta=-3.14;
// tf odom->base_link
t.header.frame_id = odom;
t.child_frame_id = base_link;
t.transform.translation.x = x;
t.transform.translation.y = y;
t.transform.rotation = tf::createQuaternionFromYaw(theta);
t.header.stamp = nh.now();
broadcaster.sendTransform(t);
nh.spinOnce();
delay(10);
}
/scan中发布的是激光雷达传感器的信息,这些信息用于描述周围障碍物。
该话题的发布需要结合激光雷达本身的数据来发布,消息格式参见wiki官网
发布话题的代码示例如下
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/LaserScan.h>
int main(int argc, char** argv){
ros::init(argc, argv, "laser_scan_publisher");
ros::NodeHandle n;
ros::Publisher scan_pub = n.advertise<sensor_msgs::LaserScan>("scan", 50);
//A real application would pull the following data from their laser driver
unsigned int num_readings = 100;
double laser_frequency = 40;
double ranges[num_readings];
double intensities[num_readings];
int count = 0;
ros::Rate r(1.0);
while(n.ok()){
//generate some fake data for our laser scan,
//Populate the dummy laser data with values that increase by one every second.
for(unsigned int i = 0; i < num_readings; ++i){
ranges[i] = count;
intensities[i] = 100 + count;
}
ros::Time scan_time = ros::Time::now();
//populate the LaserScan message,
//Create a scan_msgs::LaserScan message and fill it with the data
//that we've generated in preparation to send it over the wire.
sensor_msgs::LaserScan scan;
scan.header.stamp = scan_time;
scan.header.frame_id = "laser_frame";
scan.angle_min = -1.57;
scan.angle_max = 1.57;
scan.angle_increment = 3.14 / num_readings;
scan.time_increment = (1 / laser_frequency) / (num_readings);
scan.range_min = 0.0;
scan.range_max = 100.0;
scan.ranges.resize(num_readings);
scan.intensities.resize(num_readings);
for(unsigned int i = 0; i < num_readings; ++i){
scan.ranges[i] = ranges[i];
scan.intensities[i] = intensities[i];
}
//Publish the message over ROS
scan_pub.publish(scan);
++count;
r.sleep();
}
}
当 /tf 和 /scan话题都准备好后,我们就可以用一个launch文件来使用Gmapping功能包了。
launch文件示例如下:
<?xml version="1.0"?>
<launch>
<!--Run robot model -- >
<include file="$(find robot_description)/launch/display.launch" />
<!--Publish odom-->
<node name="odom_pub" pkg="odom_pub" type="odom_pub_node">
<!--Run lidar-->
<node name="lidar" pkg="lidar" type="lidar_node">
<!--Run Gmapping-->
<node name="slam_gmapping" pkg="gmapping" type="slam_gmapping" output="screen">
<remap from="scan" to="/scan"/>
</node>
</launch>
运行Gmapping后,进入rviz可以看到建图的实时进程。等地图建好后,可以用map_server功能包来保存地图,使用map_server的命令如下:
rosrun map_server map_saver map:=/<Map Topic> -f PATH_TO_YOUR_FILE/mymap
保存完成后得到如下所示的一张栅格图
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