ROS1云课→25机器人控制配置

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)：

      rosmsg show ackermann_msgs/AckermannDrive             [21:27:00]
      float32 steering_angle
      float32 steering_angle_velocity
      float32 speed
      float32 acceleration
      float32 jerk
  
 

      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：

      /******************************************************************************
       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
       the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
       (at your option) any later version.
       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 :
       * Manos Tsardoulias, etsardou@gmail.com
       * Aris Thallas, aris.thallas@gmail.com
       * Chris Zalidis, zalidis@gmail.com
      ******************************************************************************/
      # 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,
            &ObstacleAvoidance::callback,
           this);
          cmd_vel_pub_ = n_.advertise<geometry_msgs::Twist>(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("%f %f",linear,rotational);
         if(linear > 0.3)
          {
            linear = 0.3;
          }
         else if(linear < -0.3)
          {
            linear = -0.3;
          }
          cmd.linear.x = 0.3 + linear;
          cmd.angular.z = rotational;
          cmd_vel_pub_.publish(cmd);
        }
      }
  
 

  
 
 

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