ROS2极简总结-Nav2-概述（上）规划器
meta-package：元功能包（或综合功能包）为一系列功能包的组合。
Navigation 2 是一个元功能包，它使移动平台能够到达预定目标。
- 加载、服务和存储地图 ([nav2_map_server])
- 在地图上定位机器人 ([nav2_amcl])
- 围绕障碍物规划从 A 到 B 的路径（[nav2_planner]）
- 控制机器人跟随路径（[nav2_controller]）
- 将传感器数据转换为世界的代价地图表示 ([nav2_costmap_2d])
- 使用行为树（[nav2__behavior_trees] 和 [nav2_bt_navigator]）构建复杂的机器人行为
- 计算发生故障时的恢复行为 ([nav2_recoveries])
- 按照顺序航点（[nav2_waypoint_follower]）
- 管理服务器的生命周期 ([nav2_lifecycle_manager])
- 启用自定义算法和行为的插件 ([nav2_core])
规划概述 Planning
注意黄色标出部分。 扩展如下：
其中目标-路径-/cmd_vel-机器人。
插件 Plugins
[nav2_core]：托管插件的抽象接口（虚拟基类）
规划 Planning
规划器会帮助找到成本最低的路径。
成本包含很多方面（物体接近度、持续时间、向后运动、旋转……）
代价地图 Costmap
[nav2_costmap_2d] 代价图计算障碍物周围的成本，并标出机器人安全和不安全的地方。
障碍物膨胀 Inflatation of obstacles
图Figure 1：工作空间W到配置空间C的转换
(a) W 空间中的圆形机器人和障碍物 (b) 基于机器人足迹的变换 (c) C 空间中的点机器人和膨胀障碍物
图Figure 2：障碍物膨胀
(a) 点机器人（无充气） (b) 小型圆形机器人 (c) 大型圆形机器人
代价地图配置 Costmap Configuration
每一层的细则（"static_layer", "obstacle_layer", "voxel_layer", "inflation_layer"）：
- 静态地图层Static Map Layer：来自一个不变的数据
外部来源（静态地图）
- 障碍物层Obstacle Layer：在读取时跟踪障碍物
通过传感器数据（2D、LaserScan）
- 体素层Voxel Layer：使用跟踪障碍物
点云2（3D）
- 膨胀层Inflation Layer：膨胀障碍物
表示机器人的配置空间
turtlebot-burger，配置如下：
局部代价地图
-
local_costmap:
-
local_costmap:
-
ros__parameters:
-
update_frequency: 5.0
-
publish_frequency: 2.0
-
global_frame: odom
-
robot_base_frame: base_link
-
use_sim_time: False
-
rolling_window: true
-
width: 3
-
height: 3
-
resolution: 0.05
-
robot_radius: 0.1
-
plugins: ["obstacle_layer", "voxel_layer", "inflation_layer"]
-
inflation_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::InflationLayer"
-
cost_scaling_factor: 1.0
-
obstacle_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::ObstacleLayer"
-
enabled: True
-
observation_sources: scan
-
scan:
-
topic: /scan
-
max_obstacle_height: 2.0
-
clearing: True
-
marking: True
-
data_type: "LaserScan"
-
voxel_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::VoxelLayer"
-
enabled: True
-
publish_voxel_map: True
-
origin_z: 0.0
-
z_resolution: 0.05
-
z_voxels: 16
-
max_obstacle_height: 2.0
-
mark_threshold: 0
-
observation_sources: pointcloud
-
pointcloud:
-
topic: /intel_realsense_r200_depth/points
-
max_obstacle_height: 2.0
-
clearing: True
-
marking: True
-
data_type: "PointCloud2"
-
static_layer:
-
map_subscribe_transient_local: True
-
always_send_full_costmap: True
-
local_costmap_client:
-
ros__parameters:
-
use_sim_time: False
-
local_costmap_rclcpp_node:
-
ros__parameters:
-
use_sim_time: False
全局代价地图：
-
global_costmap:
-
global_costmap:
-
ros__parameters:
-
update_frequency: 1.0
-
publish_frequency: 1.0
-
global_frame: map
-
robot_base_frame: base_link
-
use_sim_time: False
-
robot_radius: 0.1
-
resolution: 0.05
-
plugins: ["static_layer", "obstacle_layer", "voxel_layer", "inflation_layer"]
-
obstacle_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::ObstacleLayer"
-
enabled: True
-
observation_sources: scan
-
scan:
-
topic: /scan
-
max_obstacle_height: 2.0
-
clearing: True
-
marking: True
-
data_type: "LaserScan"
-
voxel_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::VoxelLayer"
-
enabled: True
-
publish_voxel_map: True
-
origin_z: 0.0
-
z_resolution: 0.05
-
z_voxels: 16
-
max_obstacle_height: 2.0
-
mark_threshold: 0
-
observation_sources: pointcloud
-
pointcloud:
-
topic: /intel_realsense_r200_depth/points
-
max_obstacle_height: 2.0
-
clearing: True
-
marking: True
-
data_type: "PointCloud2"
-
static_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::StaticLayer"
-
map_subscribe_transient_local: True
-
inflation_layer:
-
plugin: "nav2_costmap_2d::InflationLayer"
-
cost_scaling_factor: 1.0
-
inflation_radius: 0.55
-
always_send_full_costmap: True
-
global_costmap_client:
-
ros__parameters:
-
use_sim_time: False
-
global_costmap_rclcpp_node:
-
ros__parameters:
-
use_sim_time: False
规划服务器 Planner Server
规划服务器[nav2_planner]：尝试为到达目标点找到全局规划路径。
默认是 nav2_navfn_planner：
- 支持2种搜索算法：
- Dijkstra：找到最短路径
- A*：使用启发式来引导自身，但不保证找到最短路径
- 使用全局代价地图（仍可以通过机器人传感器更新）
在以下位置发布路径：~/plan (nav2_msgs/Path)
| Dijkstra | A* |
 |
 |
规划服务器配置 Planner Server Configuration
- ~allow_unknown (bool, default: true)
- ~tolerance (double, default: 0.0)
参考turtlebot-burger
-
planner_server:
-
ros__parameters:
-
expected_planner_frequency: 20.0
-
use_sim_time: False
-
planner_plugins: ["GridBased"]
-
GridBased:
-
plugin: "nav2_navfn_planner/NavfnPlanner"
-
tolerance: 0.5
-
use_astar: false
-
allow_unknown: true
下一节为控制（Controller）。
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/120048639
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