ROS1云课→25机器人控制配置

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ROS1云课→24机器人感知配置

移动机器人控制和运动学动力学模型密切相关。

差动驱动轮系统控制器。控制采用速度命令的形式，将其拆分然后发送到差动驱动轴距的两个车轮上。里程计是从硬件的反馈中计算出来的，并发布。如果仿真就简单了很多。

参考如下（机器翻译）：

带转向机构的车轮系统控制器。控制采用速度命令的形式，该命令被拆分然后发送到转向驱动轮座的单个后轮和单个前转向。里程计是从硬件的反馈中计算出来的，并发布。

创建基础控制器

对于导航功能包集来说，一个基础控制器是非常重要的，因为这是唯一能够有效地控制机器人的方法。它能够直接和机器人的电子设备通信。

ROS并不提供任何标准的基础控制器，因此必须自己编写针对移动平台的基础控制器。

机器人通过geometry_msgs/Twist类型的消息进行控制。这个类型正是之前看到的Odometry消息所使用的。

所以基础控制器必须订阅名称为cmd_vel的主题，必须生成正确的线速度和角速度命令来驱动平台。

现在先复习一下消息的结构。在命令行窗口内输入以下命令查看消息的具体结构：

$ rosmsg show geometry_msgs/Twist

这个命令的输出结果如下所示：

二维环境控制：

geometry_msgs/Vector3 linear float64 x   float64 y   float64 z geometry_msgs/Vector3 angular   float64 x   float64 y   float64 z

三维环境控制：

geometry_msgs/Vector3 linear   float64 x   float64 y   float64 z geometry_msgs/Vector3 angular   float64 x   float64 y   float64 z

其中，线速度向量linear包含了x、y和z轴的线速度。角速度向量angular包含了各个轴向的角速度。

两轮差速结构(diff)：

diff-drive-controller

对于两轮机器人，只需要使用线速度x和角速度z。这是因为机器人基于差动轮驱动平台，驱动它的两个电动机只能够让机器人前进、后退或者转向。

车式转向结构(ackermann)：

代码语言：javascript
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rosmsg show ackermann_msgs/AckermannDrive             [21:27:00]
float32 steering_angle
float32 steering_angle_velocity
float32 speed
float32 acceleration
float32 jerk
代码语言：javascript
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mobile_base_controller:
  type        : "ackermann_steering_controller/AckermannSteeringController"
  rear_wheel: 'rear_wheel_joint'
  front_steer: 'front_steer_joint'
  publish_rate: 50.0               # default: 50
  pose_covariance_diagonal : [0.001, 0.001, 1000000.0, 1000000.0, 1000000.0, 1000.0]
  twist_covariance_diagonal: [0.001, 0.001, 1000000.0, 1000000.0, 1000000.0, 1000.0]

Wheel separation between the rear and the front, and diameter of the rear.


These are both optional.


ackermann_steering_controller will attempt to read either one or both from the


URDF if not specified as a parameter.


wheel_separation_h : 1.0

wheel_radius : 0.3


Wheel separation and radius multipliers for odometry calibration.


wheel_separation_h_multiplier: 1.0 # default: 1.0

wheel_radius_multiplier    : 1.0 # default: 1.0


Steer position angle multipliers for fine tuning.


steer_pos_multiplier       : 1.0


Velocity commands timeout [s], default 0.5


cmd_vel_timeout: 0.25


Base frame_id


base_frame_id: base_footprint #default: base_link


Odom frame_id


odom_frame_id: odom


Velocity and acceleration limits


Whenever a min_* is unspecified, default to -max_*


linear:

x:

has_velocity_limits    : true

max_velocity           : 1.0  # m/s

min_velocity           : -0.5 # m/s

has_acceleration_limits: true

max_acceleration       : 0.8  # m/s^2

min_acceleration       : -0.4 # m/s^2

has_jerk_limits        : true

max_jerk               : 5.0 # m/s^3


angular:

z:

has_velocity_limits    : true

max_velocity           : 1.7  # rad/s

has_acceleration_limits: true

max_acceleration       : 1.5  # rad/s^2

has_jerk_limits        : true

max_jerk               : 2.5 # rad/s^3

如何在地图中移动机器人呢？

两轮差动cmd_vel。

使用rqt

如果需要自动避障参考：

代码语言：javascript
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/******************************************************************************

STDR Simulator - Simple Two DImensional Robot Simulator

Copyright (C) 2013 STDR Simulator

This program is free software; you can redistribute it and/or modify

it under the terms of the GNU General Public License as published by

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This program is distributed in the hope that it will be useful,

but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of

MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the

GNU General Public License for more details.

You should have received a copy of the GNU General Public License

along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,

Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301  USA


Authors :



include "stdr_samples/obstacle_avoidance/obstacle_avoidance.h"


/**

@namespace stdr_samples

@brief The main namespace for STDR Samples

/

namespace stdr_samples

{

/

@brief Default contructor

@param argc [int] Number of input arguments

@param argv [char **] Input arguments

@return void

**/

ObstacleAvoidance::ObstacleAvoidance(int argc,char **argv)

{

if(argc != 3)

{

ROS_ERROR(

"Usage : stdr_obstacle avoidance <robot_frame_id> <laser_frame_id>");

exit(0);

}

laser_topic_ = std::string("/") +

std::string(argv[1]) + std::string("/") + std::string(argv[2]);

speeds_topic_ = std::string("/") +

std::string(argv[1]) + std::string("/cmd_vel");


subscriber_ = n_.subscribe(
  laser_topic_.c_str(), 
  1, 
  &amp;ObstacleAvoidance::callback,
  this);
  
cmd_vel_pub_ = n_.advertise&lt;geometry_msgs::Twist&gt;(speeds_topic_.c_str(), 1);



}


/**

@brief Default destructor

@return void

**/

ObstacleAvoidance::~ObstacleAvoidance(void)

{


}


/**

@brief Callback for the ros laser message

@param msg [const sensor_msgs::LaserScan&] The new laser scan message

@return void

**/

void ObstacleAvoidance::callback(const sensor_msgs::LaserScan& msg)

{

scan_ = msg;

float linear = 0, rotational = 0;

for(unsigned int i = 0 ; i < scan_.ranges.size() ; i++)

{

float real_dist = scan_.ranges[i];

linear -= cos(scan_.angle_min + i * scan_.angle_increment)

/ (1.0 + real_dist * real_dist);

rotational -= sin(scan_.angle_min + i * scan_.angle_increment)

/ (1.0 + real_dist * real_dist);

}

geometry_msgs::Twist cmd;


linear /= scan_.ranges.size();
rotational /= scan_.ranges.size();

//~ ROS_ERROR(&#34;%f %f&#34;,linear,rotational);

if(linear &gt; 0.3)
{
  linear = 0.3;
}
else if(linear &lt; -0.3)
{
  linear = -0.3;
}

cmd.linear.x = 0.3 + linear;
cmd.angular.z = rotational;
cmd_vel_pub_.publish(cmd);



}

}

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