ROS编程（ETH）2018更新版习题说明（三）

习题3

课程要点：

- ROS发布器

-rqt用户界面

- TF转换系统（可选）

- 机器人模型（URDF）（可选）

- 仿真描述（SDF）（可选）

--练习--

本课练习的目标是实现Husky机器人闭环控制。 首先，从激光扫描中获取支柱（singlepillar）的位置，然后控制机器人，使其行驶到支柱附近。

1. 修改上次练习中的启动文件，以便：
 a.  键盘遥控节点删除（keyboard twist node）。

 b.  $（find husky_highlevel_controller）/worlds/singlePillar.world作为世界环境加载，将singlePillar.world文件从RSL主页上下载Zip文件并复制到该文件夹。

A:  提示与结果

launch

      <?xml version="1.0"?>
      <!--
      -->
      <launch>
       <arg name="world_name" default="$(find husky_highlevel_controller)/worlds/singlePillar.world"/>
       <arg name="laser_enabled" default="true"/>
       <arg name="kinect_enabled" default="false"/>
       <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
      <arg name="world_name" value="$(arg world_name)"/> <!-- world_name is wrt GAZEBO_RESOURCE_PATH environment variable -->
      <arg name="paused" value="false"/>
      <arg name="use_sim_time" value="true"/>
      <arg name="gui" value="true"/>
      <arg name="headless" value="false"/>
      <arg name="debug" value="false"/>
       </include>
       <include file="$(find husky_gazebo)/launch/spawn_husky.launch">
      <arg name="laser_enabled" value="$(arg laser_enabled)"/>
      <arg name="kinect_enabled" value="$(arg kinect_enabled)"/>
       </include>
      <!-- <node pkg="teleop_twist_keyboard" name="teleop_husky" type="teleop_twist_keyboard.py"/> -->
       <node pkg="husky_highlevel_controller" type="husky_highlevel_controller" name="husky_highlevel_controller"
      output="screen" launch-prefix="gnome-terminal --command">
      <rosparam command="load" file="$(find husky_highlevel_controller)/config/config.yaml" />
       </node>
       <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" />
      </launch>
  
 

world

      <?xml version="1.0" ?>
      <sdf version="1.4">
       <world name="default">
      <!-- A global light source -->
      <include>
      <uri>model://sun</uri>
      </include>
      <!-- A ground plane -->
      <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
      </include>
      <!-- Cylinder -->
      <model name='unit_cylinder'>
      <pose frame=''>20 5 0.5 0 -0 0</pose>
      <link name='link'>
      <inertial>
      <mass>1</mass>
      <inertia>
      <ixx>0.145833</ixx>
      <ixy>0</ixy>
      <ixz>0</ixz>
      <iyy>0.145833</iyy>
      <iyz>0</iyz>
      <izz>0.125</izz>
      </inertia>
      </inertial>
      <collision name='collision'>
      <geometry>
      <cylinder>
      <radius>0.2</radius>
      <length>2</length>
      </cylinder>
      </geometry>
      <max_contacts>10</max_contacts>
      </collision>
      <visual name='visual'>
      <geometry>
      <cylinder>
      <radius>0.2</radius>
      <length>2</length>
      </cylinder>
      </geometry>
      <material>
      <script>
      <name>Gazebo/Grey</name>
      <uri>file://media/materials/scripts/gazebo.material</uri>
      </script>
      </material>
      </visual>
      <self_collide>0</self_collide>
      <kinematic>0</kinematic>
      </link>
      </model>
       </world>
      </sdf>
  
 

2. 从激光扫描中提取支柱相对于机器人的位置信息。

A: 这里只有一个支柱 ( 类似实验2 )

HuskyHighlevelController.hpp

      //------Pillar info----
      pillar position
      float x_pillar;
      float y_pillar;
      // the orientation of the pillar with respect to the x_axis
      float alpha_pillar;
  
 

HuskyHighlevelController.cpp

      int arr_size = floor((scan_msg.angle_max-scan_msg.angle_min)/scan_msg.angle_increment);
      for (int i=0 ; i< arr_size ;i++)
       {
      if (scan_msg.ranges[i] < smallest_distance)
       {
       smallest_distance = scan_msg.ranges[i];
      		alpha_pillar = (scan_msg.angle_min + i*scan_msg.angle_increment);
       }
       }
      //Pillar Husky offset pose 
       x_pillar = smallest_distance*cos(alpha_pillar);
       y_pillar = smallest_distance*sin(alpha_pillar);
     	//cout<<"cout Minimum laser distance(m): "<<smallest_distance<<"\n";
      //ROS_INFO_STREAM("ROS_INFO_STREAM Minimum laser distance(m): "<<smallest_distance);
     	//ROS_INFO("Pillar laser distance(m):%lf", smallest_distance);
      	ROS_INFO("Pillar offset angle(rad):%lf", alpha_pillar);
      	ROS_INFO("pillar x distance(m):%lf", x_pillar);
      	ROS_INFO("pillar y distance(m):%lf", y_pillar);
  
 

3. 在创建一个发布者到主题 /cmd_vel 上，以便能够向Husky发送速度指令（twist），需要将geometry_msgs作为依赖项添加到CMakeLists.txt和package.xml（与sensor_msgs的结构相同）。 （参考讲座2，第18幻灯片）

A:

CMakeLists

      ## Find catkin macros and libraries
      find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
        roscpp
        sensor_msgs
        geometry_msgs
      )
      ## DEPENDS: system dependencies of this project that dependent projects also need
      catkin_package(
        INCLUDE_DIRS
       include
      #  LIBRARIES
        CATKIN_DEPENDS
       roscpp
       sensor_msgs
       geometry_msgs
      #  DEPENDS
      )
  
 

package

      <?xml version="1.0"?>
      <package format="2">
        <name>husky_highlevel_controller</name>
        <version>0.1.0</version>
        <description>The husky_highlevel_controller package</description>
        <maintainer email="dominic.jud@mavt.ethz.ch">Dominic Jud</maintainer>
        <license>BSD</license>
        <author email="dominic.jud@mavt.ethz.ch">Dominic Jud</author>
        <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
        <depend>roscpp</depend>
        <depend>sensor_msgs</depend>
        <depend>geometry_msgs</depend>
      </package>
  
 

4. 编写一个简单的P控制器，使Husky行驶到支柱附件。 注意，使用ROS参数修改控制器增益（参考讲座2，第21幻灯片）， 将代码写入到激光扫描主题的回调函数中。

A:

hpp

      //----Subscribers----// // subscriber to /scan topic
      ros::Subscriber scan_sub_;
      std::string subscriberTopic_;
      //------Pillar info----pillar position
      float x_pillar;
      float y_pillar;
      // the orientation of the pillar with respect to the x_axis
      float alpha_pillar;
      //-----Publishers-----publisher to /cmd_vel
      ros::Publisher cmd_pub_;
      //------msgs-------twist
      msggeometry_msgs::Twist vel_msg_;
  
 

cpp

      //P-Controller to drive husky towards the pillar
      //propotinal gain
      float p_gain_vel = 0.1;
      float p_gain_ang = 0.4;
      if(x_pillar>0.2)
       {
      if (x_pillar <= 0.4 )
       {
       vel_msg_.linear.x = 0;
       vel_msg_.angular.z = 0;
       }
      else
       {
       vel_msg_.linear.x = x_pillar * p_gain_vel  ;
       vel_msg_.angular.z = -(y_pillar * p_gain_ang) ;
       }
       }
      else
       {
       vel_msg_.linear.x = 0;
       vel_msg_.angular.z = 0;
       }
       cmd_pub_.publish(vel_msg_);
  
 

5. 将一个RobotModel插件添加到RViz，可视化Husky机器人。 （参考讲座3，第17幻灯片）

A:

6. 将一个TF显示插件添加到RViz。 （参考讲座3，第7幻灯片）

A:

7. 发布RViz的可视化标记，显示支柱的估计位置。 两种方式如下：

（简易）将激光帧中的点作为RViz标记发布。 RViz会自动将标记转换为odom坐标。

参考：http://wiki.ros.org/rviz/DisplayTypes/Marker

（困难）实现一个TF监听器，将提取的点从激光帧变换到odom帧。 

参考：http://wiki.ros.org/tf/Tutorials/Writing%20a%20tf%20listener%20%28C%2B%2 B％29

在odom坐标中将该点作为RViz标记发布。参考：http://wiki.ros.org/rviz/DisplayTypes/Marker

A:

cpp

      //RViz Marker
       marker.header.frame_id = "base_laser"; //base no 
       marker.header.stamp = ros::Time();
       marker.ns = "pillar";
       marker.id = 0;
       marker.type = visualization_msgs::Marker::SPHERE;
       marker.action = visualization_msgs::Marker::ADD;
       marker.pose.position.x = x_pillar;
       marker.pose.position.y = y_pillar;
       marker.scale.x = 0.2;
       marker.scale.y = 0.2;
       marker.scale.z = 2.0;
       marker.color.a = 1.0; // Don't forget to set the alpha!
       marker.color.r = 0.1;
       marker.color.g = 0.1;
       marker.color.b = 0.1;
       vis_pub_.publish(marker);
  
 

对比如下两图差异：

原图（选自原文档中）：

--评分标准--

• 启动launch文件。 Husky应该向支柱驶去。

        1. Husky正常行驶[20％]

        2. Husky到达支柱附近[30％]

• 查看RViz配置（TF、机器人模型和激光扫描均正常显示）。[20％]

• 可视化标记正确显示在RViz中。[30％]

--End--

文章来源: zhangrelay.blog.csdn.net，作者：zhangrelay，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。

原文链接：zhangrelay.blog.csdn.net/article/details/79956801