ROS Turtlebot3多机器人编队导航仿真
文章目录
- 前言
- 一、Gzazebo中加载多台Turtlebot3机器人
- 二、RVIZ中加载多个Turtlebot3机器人
- 三.多机器人编队导航
- 总结
前言
前面已经实现了在gazebo仿真环境中机器人一字型编队、三角形编队、N字型编队等仿真,接下来考虑多机器人编队在编队行进过程中的避障问题,通过在RVIZ中加载多个机器人使他们能分别进行全局和局部路径规划,来进行避障。
一、Gzazebo中加载多台Turtlebot3机器人
在前面的文章中也提到过在gazebo仿真环境中加载多个机器人主要是修改启动gazebo仿真环境的launch文件。
原Turtlebot3 launch文件
<launch><env name="GAZEBO_RESOURCE_PATH" value="$(find turtlebot3_gazebo)/models/turtlebot3_autorace/ground_picture" /><arg name="x_pos" default="0.245"/><arg name="y_pos" default="-1.787"/><arg name="z_pos" default="0"/> <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"><arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/turtlebot3_autorace.world" /><arg name="paused" value="false"/><arg name="use_sim_time" value="true"/><arg name="gui" value="true"/><arg name="headless" value="false"/><arg name="debug" value="false"/></include> <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_burger_for_autorace.urdf.xacro" /><node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf" args="-urdf -model turtlebot3_burger -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos) -z $(arg z_pos) -param robot_description" /></launch>
添加多台机器人的launch文件
<?xml version="1.0"?>
<launch><arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/><arg name="first_tb3" default="tb3_0"/><arg name="second_tb3" default="tb3_1"/><arg name="third_tb3" default="tb3_2"/><arg name="first_tb3_x_pos" default=" 0.0"/><arg name="first_tb3_y_pos" default=" 0.0"/><arg name="first_tb3_z_pos" default=" 0.0"/><arg name="first_tb3_yaw" default=" 0.0"/><arg name="second_tb3_x_pos" default=" -1.0"/><arg name="second_tb3_y_pos" default=" 0.0"/><arg name="second_tb3_z_pos" default=" 0.0"/><arg name="second_tb3_yaw" default=" 0.0"/><arg name="third_tb3_x_pos" default=" -2.0"/><arg name="third_tb3_y_pos" default=" 0.0"/><arg name="third_tb3_z_pos" default=" 0.0"/><arg name="third_tb3_yaw" default=" 0.0"/><include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"><arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/cloister.world"/><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> <group ns = "$(arg first_tb3)"><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" /><node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" output="screen"><param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" /><param name="tf_prefix" value="$(arg first_tb3)" /></node><node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" args="-urdf -model $(arg first_tb3) -x $(arg first_tb3_x_pos) -y $(arg first_tb3_y_pos) -z $(arg first_tb3_z_pos) -Y $(arg first_tb3_yaw) -param robot_description" /></group><group ns = "$(arg second_tb3)"><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" /><node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" output="screen"><param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" /><param name="tf_prefix" value="$(arg second_tb3)" /></node><node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" args="-urdf -model $(arg second_tb3) -x $(arg second_tb3_x_pos) -y $(arg second_tb3_y_pos) -z $(arg second_tb3_z_pos) -Y $(arg second_tb3_yaw) -param robot_description" /></group><group ns = "$(arg third_tb3)"><param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" /><node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" output="screen"><param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" /><param name="tf_prefix" value="$(arg third_tb3)" /></node><node name="spawn_urdf" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" args="-urdf -model $(arg third_tb3) -x $(arg third_tb3_x_pos) -y $(arg third_tb3_y_pos) -z $(arg third_tb3_z_pos) -Y $(arg third_tb3_yaw) -param robot_description" /></group></launch>
对比发现,修改后的launch文件增加了三个tb3的ns属性,并为其设置了初始位姿,设置了ns属性后才使得每个仿真小车发布带有对应属性的节点名称,例如/tb3_0/odom、/tb3_0/base_link、/tb3_1/odom、/tb3_1/base_link。这样能防止TF树错乱而导致的运行出错。
二、RVIZ中加载多个Turtlebot3机器人
与Gazebo中加载多个Turtlebot3机器人相比,RVIZ需要修改的内容多了些。首先修改turtlebot3_navigation.launch
原文件:
<launch><!-- Arguments --><arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/><arg name="map_file" default="$(find turtlebot3_navigation)/maps/map.yaml"/><arg name="open_rviz" default="true"/><arg name="move_forward_only" default="false"/><!-- Turtlebot3 --><include file="$(find turtlebot3_bringup)/launch/turtlebot3_remote.launch"><arg name="model" value="$(arg model)" /></include><!-- Map server --><node pkg="map_server" name="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)"/><!-- AMCL --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/amcl.launch"/><!-- move_base --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/move_base.launch"><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="move_forward_only" value="$(arg move_forward_only)"/></include><!-- rviz --><group if="$(arg open_rviz)"> <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" required="true"args="-d $(find turtlebot3_navigation)/rviz/turtlebot3_navigation.rviz"/></group>
</launch>
修改后:
<launch><!-- Arguments --><arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/><arg name="open_rviz" default="true"/><arg name="move_forward_only" default="false"/><arg name="first_tb3" default="tb3_0"/><arg name="second_tb3" default="tb3_1"/><arg name="third_tb3" default="tb3_2"/><!-- Map server --><arg name="map_file" default="$(find turtlebot3_navigation)/maps/cloister_gmapping.yaml"/><node pkg="map_server" name="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)"/><group ns = "$(arg first_tb3)"><!-- Map server --><node pkg="map_server" name="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)"/><!-- Turtlebot3 --><include file="$(find turtlebot3_bringup)/launch/turtlebot3_remote.launch"><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="multi_robot_name" value="$(arg first_tb3)" /></include><arg name="first_tb3_x_pos" default="0.0"/><arg name="first_tb3_y_pos" default="0.0"/><arg name="first_tb3_z_pos" default="0.0"/><!-- AMCL --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_amcl.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg first_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg first_tb3)/base_footprint"/> <arg name="initial_pose_x" value="$(arg first_tb3_x_pos)"/><arg name="initial_pose_y" value="$(arg first_tb3_y_pos)"/><arg name="initial_pose_a" value="$(arg first_tb3_z_pos)"/></include><!-- move_base --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_move_base.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg first_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg first_tb3)/base_footprint"/><arg name="odom_topic" value="/$(arg first_tb3)/odom" /><arg name="laser_topic" value="/$(arg first_tb3)/scan" /><arg name="cmd_vel_topic" value="/$(arg first_tb3)/cmd_vel" /><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="move_forward_only" value="$(arg move_forward_only)"/></include>
</group><group ns = "$(arg second_tb3)"><!-- Map server --><node pkg="map_server" name="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)"/><!-- Turtlebot3 --><include file="$(find turtlebot3_bringup)/launch/turtlebot3_remote.launch"><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="multi_robot_name" value="$(arg second_tb3)" /></include><arg name="second_tb3_x_pos" default="-1.0"/><arg name="second_tb3_y_pos" default="0.0"/><arg name="second_tb3_z_pos" default="0.0"/><!-- AMCL --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_amcl.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg second_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg second_tb3)/base_footprint"/> <arg name="initial_pose_x" value="$(arg second_tb3_x_pos)"/><arg name="initial_pose_y" value="$(arg second_tb3_y_pos)"/><arg name="initial_pose_a" value="$(arg second_tb3_z_pos)"/></include><!-- move_base --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_move_base.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg second_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg second_tb3)/base_footprint"/><arg name="odom_topic" value="/$(arg second_tb3)/odom" /><arg name="laser_topic" value="/$(arg second_tb3)/scan" /><arg name="cmd_vel_topic" value="/$(arg second_tb3)/cmd_vel" /><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="move_forward_only" value="$(arg move_forward_only)"/></include>
</group><group ns = "$(arg third_tb3)"><!-- Map server --><node pkg="map_server" name="map_server" type="map_server" args="$(arg map_file)"/><!-- Turtlebot3 --><include file="$(find turtlebot3_bringup)/launch/turtlebot3_remote.launch"><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="multi_robot_name" value="$(arg third_tb3)" /></include><arg name="third_tb3_x_pos" default="-2.0"/><arg name="third_tb3_y_pos" default="0.0"/><arg name="third_tb3_z_pos" default="0.0"/><!-- AMCL --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_amcl.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg third_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg third_tb3)/base_footprint"/> <arg name="initial_pose_x" value="$(arg third_tb3_x_pos)"/><arg name="initial_pose_y" value="$(arg third_tb3_y_pos)"/><arg name="initial_pose_a" value="$(arg third_tb3_z_pos)"/></include><!-- move_base --><include file="$(find turtlebot3_navigation)/launch/multi_move_base.launch"><arg name="global_frame_id" value="map"/><arg name="odom_frame_id" value="$(arg third_tb3)/odom"/><arg name="base_frame_id" value="$(arg third_tb3)/base_footprint"/><arg name="odom_topic" value="/$(arg third_tb3)/odom" /><arg name="laser_topic" value="/$(arg third_tb3)/scan" /><arg name="cmd_vel_topic" value="/$(arg third_tb3)/cmd_vel" /><arg name="model" value="$(arg model)" /><arg name="move_forward_only" value="$(arg move_forward_only)"/></include>
</group><!-- rviz --><group if="$(arg open_rviz)"> <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" required="true"args="-d $(find turtlebot3_navigation)/rviz/turtlebot3_navWjx.rviz"/></group>
</launch>
turtlebot3_navigation.launch中引用的move_base.launch和amcl.launch文件也需要修改
move_base.launch
原文件:
<launch><!-- Arguments --><arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/><arg name="cmd_vel_topic" default="/cmd_vel" /><arg name="odom_topic" default="odom" /><arg name="move_forward_only" default="false"/><!-- move_base --><node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen"><param name="base_local_planner" value="dwa_local_planner/DWAPlannerROS" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/costmap_common_params_$(arg model).yaml" command="load" ns="global_costmap" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/costmap_common_params_$(arg model).yaml" command="load" ns="local_costmap" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/local_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/global_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/move_base_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/dwa_local_planner_params_$(arg model).yaml" command="load" /><remap from="cmd_vel" to="$(arg cmd_vel_topic)"/><remap from="odom" to="$(arg odom_topic)"/><param name="DWAPlannerROS/min_vel_x" value="0.0" if="$(arg move_forward_only)" /></node>
</launch>
修改后(multi_move_base.launch):
<launch><!-- Arguments --><arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/><arg name="odom_frame_id" default="odom"/><arg name="base_frame_id" default="base_footprint"/><arg name="global_frame_id" default="map"/><arg name="cmd_vel_topic" default="/cmd_vel" /><arg name="odom_topic" default="odom" /><arg name="laser_topic" default="scan" /><arg name="move_forward_only" default="false"/><!-- move_base --><node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen"><param name="base_global_planner" value="global_planner/GlobalPlanner"/><param name="base_local_planner" value="dwa_local_planner/DWAPlannerROS"/><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/costmap_common_params_$(arg model).yaml" command="load" ns="global_costmap" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/costmap_common_params_$(arg model).yaml" command="load" ns="local_costmap" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/local_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/global_costmap_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/move_base_params.yaml" command="load" /><rosparam file="$(find turtlebot3_navigation)/param/dwa_local_planner_params_$(arg model).yaml" command="load" /><!-- reset frame_id parameters using user input data --><param name="global_costmap/global_frame" value="$(arg global_frame_id)"/><param name="global_costmap/robot_base_frame" value="$(arg base_frame_id)"/><param name="local_costmap/global_frame" value="$(arg odom_frame_id)"/><param name="local_costmap/robot_base_frame" value="$(arg base_frame_id)"/><param name="global_costmap/obstacle_layer/scan/topic" value="$(arg laser_topic)"/><param name="local_costmap/obstacle_layer/scan/topic" value="$(arg laser_topic)"/><remap from="cmd_vel" to="$(arg cmd_vel_topic)"/><remap from="odom" to="$(arg odom_topic)"/><remap from="scan" to="$(arg laser_topic)"/><param name="DWAPlanner/min_vel_x" value="0.0" if="$(arg move_forward_only)" /></node>
</launch>
amcl.launch
原文件:
<launch><!-- Arguments --><arg name="scan_topic" default="scan"/><arg name="initial_pose_x" default="0.0"/><arg name="initial_pose_y" default="0.0"/><arg name="initial_pose_a" default="0.0"/><!-- AMCL --><node pkg="amcl" type="amcl" name="amcl"><param name="min_particles" value="500"/><param name="max_particles" value="3000"/><param name="kld_err" value="0.02"/><param name="update_min_d" value="0.20"/><param name="update_min_a" value="0.20"/><param name="resample_interval" value="1"/><param name="transform_tolerance" value="0.5"/><param name="recovery_alpha_slow" value="0.00"/><param name="recovery_alpha_fast" value="0.00"/><param name="initial_pose_x" value="$(arg initial_pose_x)"/><param name="initial_pose_y" value="$(arg initial_pose_y)"/><param name="initial_pose_a" value="$(arg initial_pose_a)"/><param name="gui_publish_rate" value="50.0"/><remap from="scan" to="$(arg scan_topic)"/><param name="laser_max_range" value="3.5"/><param name="laser_max_beams" value="180"/><param name="laser_z_hit" value="0.5"/><param name="laser_z_short" value="0.05"/><param name="laser_z_max" value="0.05"/><param name="laser_z_rand" value="0.5"/><param name="laser_sigma_hit" value="0.2"/><param name="laser_lambda_short" value="0.1"/><param name="laser_likelihood_max_dist" value="2.0"/><param name="laser_model_type" value="likelihood_field"/><param name="odom_model_type" value="diff"/><param name="odom_alpha1" value="0.1"/><param name="odom_alpha2" value="0.1"/><param name="odom_alpha3" value="0.1"/><param name="odom_alpha4" value="0.1"/><param name="odom_frame_id" value="odom"/><param name="base_frame_id" value="base_footprint"/></node>
</launch>
修改后(multi_amcl.launch读入数据):
<launch><!-- Arguments --><arg name="use_map_topic" default="true"/><arg name="scan_topic" default="scan"/><arg name="initial_pose_x" default="0.0"/><arg name="initial_pose_y" default="0.0"/><arg name="initial_pose_a" default="0.0"/><arg name="odom_frame_id" default="odom"/><arg name="base_frame_id" default="base_footprint"/><arg name="global_frame_id" default="map"/><!-- AMCL --><node pkg="amcl" type="amcl" name="amcl"><param name="use_map_topic" value="$(arg use_map_topic)"/><param name="min_particles" value="500"/><param name="max_particles" value="3000"/><param name="kld_err" value="0.02"/><param name="update_min_d" value="0.20"/><param name="update_min_a" value="0.20"/><param name="resample_interval" value="1"/><param name="transform_tolerance" value="0.5"/><param name="recovery_alpha_slow" value="0.00"/><param name="recovery_alpha_fast" value="0.00"/><param name="initial_pose_x" value="$(arg initial_pose_x)"/><param name="initial_pose_y" value="$(arg initial_pose_y)"/><param name="initial_pose_a" value="$(arg initial_pose_a)"/><param name="gui_publish_rate" value="50.0"/><remap from="scan" to="$(arg scan_topic)"/><param name="laser_max_range" value="3.5"/><param name="laser_max_beams" value="180"/><param name="laser_z_hit" value="0.5"/><param name="laser_z_short" value="0.05"/><param name="laser_z_max" value="0.05"/><param name="laser_z_rand" value="0.5"/><param name="laser_sigma_hit" value="0.2"/><param name="laser_lambda_short" value="0.1"/><param name="laser_likelihood_max_dist" value="2.0"/><param name="laser_model_type" value="likelihood_field"/><param name="odom_model_type" value="diff"/><param name="odom_alpha1" value="0.1"/><param name="odom_alpha2" value="0.1"/><param name="odom_alpha3" value="0.1"/><param name="odom_alpha4" value="0.1"/><param name="odom_frame_id" value="$(arg odom_frame_id)"/> <param name="base_frame_id" value="$(arg base_frame_id)"/> <param name="global_frame_id" value="$(arg global_frame_id)"/></node>
</launch>
三.多机器人编队导航
多机器人编队的仿真在前面文章中叙述过:多机器人三角形编队的实现,编队的程序不需要修改,可以直接运行。
启动gazebo仿真环境(launch 自己的文件名):
roslaunch turtlebot3_gazebo multi3_turtlebot3.launch

启动导航节点(RVIZ)
roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation
启动编队程序:
roslaunch turtlebot3_teams_wang turtlebot3_teams_follow_wang.launch



总结
简单总结了Turtlebot3多机器人编队仿真,在实现的过程中需要对RVIZ仿真环境进行配置,这个花费了我很长时间,后面我会专门的写一下,主要是添加多个2D nav Goal/2D pose estimate,以及导航、laser、全局路径/局部路径话题的订阅。
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Java 8 Stream API 入门到实践详解
一、告别 for 循环! 传统痛点: Java 8 之前,集合操作离不开冗长的 for 循环和匿名类。例如,过滤列表中的偶数: List<Integer> list Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); List<Integer> evens new ArrayList…...
Mac软件卸载指南,简单易懂!
刚和Adobe分手,它却总在Library里给你写"回忆录"?卸载的Final Cut Pro像电子幽灵般阴魂不散?总是会有残留文件,别慌!这份Mac软件卸载指南,将用最硬核的方式教你"数字分手术"࿰…...
爬虫基础学习day2
# 爬虫设计领域 工商:企查查、天眼查短视频:抖音、快手、西瓜 ---> 飞瓜电商:京东、淘宝、聚美优品、亚马逊 ---> 分析店铺经营决策标题、排名航空:抓取所有航空公司价格 ---> 去哪儿自媒体:采集自媒体数据进…...
Spring数据访问模块设计
前面我们已经完成了IoC和web模块的设计,聪明的码友立马就知道了,该到数据访问模块了,要不就这俩玩个6啊,查库势在必行,至此,它来了。 一、核心设计理念 1、痛点在哪 应用离不开数据(数据库、No…...
Java数值运算常见陷阱与规避方法
整数除法中的舍入问题 问题现象 当开发者预期进行浮点除法却误用整数除法时,会出现小数部分被截断的情况。典型错误模式如下: void process(int value) {double half = value / 2; // 整数除法导致截断// 使用half变量 }此时...
mac 安装homebrew (nvm 及git)
mac 安装nvm 及git 万恶之源 mac 安装这些东西离不开Xcode。及homebrew 一、先说安装git步骤 通用: 方法一:使用 Homebrew 安装 Git(推荐) 步骤如下:打开终端(Terminal.app) 1.安装 Homebrew…...
【学习笔记】erase 删除顺序迭代器后迭代器失效的解决方案
目录 使用 erase 返回值继续迭代使用索引进行遍历 我们知道类似 vector 的顺序迭代器被删除后,迭代器会失效,因为顺序迭代器在内存中是连续存储的,元素删除后,后续元素会前移。 但一些场景中,我们又需要在执行删除操作…...
根目录0xa0属性对应的Ntfs!_SCB中的FileObject是什么时候被建立的----NTFS源代码分析--重要
根目录0xa0属性对应的Ntfs!_SCB中的FileObject是什么时候被建立的 第一部分: 0: kd> g Breakpoint 9 hit Ntfs!ReadIndexBuffer: f7173886 55 push ebp 0: kd> kc # 00 Ntfs!ReadIndexBuffer 01 Ntfs!FindFirstIndexEntry 02 Ntfs!NtfsUpda…...
消息队列系统设计与实践全解析
文章目录 🚀 消息队列系统设计与实践全解析🔍 一、消息队列选型1.1 业务场景匹配矩阵1.2 吞吐量/延迟/可靠性权衡💡 权衡决策框架 1.3 运维复杂度评估🔧 运维成本降低策略 🏗️ 二、典型架构设计2.1 分布式事务最终一致…...
