turtlebot2+激光雷达

turtlebot的程序默认搭载xtion或kinect深度摄像头。现在我们把它修改为激光雷达。市面上可选的激光雷达有：Hokuyo、Sick和Rplidar 一代。我们以Rplidar为例进行讲解。

创建turtlebot工作空间

安装依赖包

sudo apt-get install ros-indigo-joy 
sudo apt-get install ros-indigo-turtlebot-msgs
sudo apt-get install ros-indigo-turtlebot
sudo apt-get install ros-indigo-yocs-velocity-smoother
sudo apt-get install ros-indigo-turtlebot-rviz-launchers

下载源码包

mkdir -p  ~/turtlebot_ws/src
cd   ~/turtlebot_ws/src

## 激光雷达rplidar 一代驱动
git clone https://github.com/robopeak/rplidar_ros.git
cd rplidar_ros
git checkout 1.0.1

## turtlebot建图依赖包
git clone https://github.com/turtlebot/turtlebot_apps
git clone https://github.com/ros-perception/slam_gmapping
git clone https://github.com/ros-perception/openslam_gmapping
git clone https://github.com/ros-planning/navigation.git

编译

cd  ~/turtlebot_ws
catkin_make

添加环境变量
在~/.bashrc最后添加一行：

source /home/harney/turtlebot_ws/devel/setup.bash

然后刷新配置

source ~/.bashrc

串口访问全限

创建turtlebot的串口别名

新建/etc/udev/rules.d/57-kobuki.rules，内容如下:

# On precise, for some reason, USER and GROUP are getting ignored.
# So setting mode = 0666 for now.
SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="0403", ATTRS{idProduct}=="6001", ATTRS{serial}=="kobuki*", MODE:="0666", GROUP:="dialout", SYMLINK+="kobuki"

创建rplidar的串口别名

新建 /etc/udev/rules.d/rplidar.rules文件，内容如下：

KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", MODE:="0666", GROUP:="dialout",  SYMLINK+="rplidar"  

增加对串口的默认访问权限

sudo usermod -a -G dialout 用户名

配置生效

使udev配置生效

sudo service udev reload
sudo service udev restart

使串口的默认访问权限生效，需要重启机器

修改文件

修改~/turtlebot_ws/src/turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/gmapping_demo.launch，内容如下：

  <include file="$(find turtlebot_bringup)/launch/minimal.launch">
  include>
  "rplidarNode"          pkg="rplidar_ros"  type="rplidarNode" output="screen">
  "serial_port"         type="string" value="/dev/rplidar"/>  
  "serial_baudrate"     type="int"    value="115200"/>
  "frame_id"            type="string" value="laser_frame"/>
  "inverted"            type="bool"   value="false"/>
  "angle_compensate"    type="bool"   value="true"/>
  
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/gmapping.launch.xml"/>
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/move_base.launch.xml"/>
 "tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_to_laser4" 
    args="0.0 0.0 0.2 0.0 3.1415926 0.0 /base_link /laser_frame 40" />

修改~/turtlebot_ws/src/turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/includes/gmapping.launch.xml，内容如下：

<launch>
  name="scan_topic"  default="scan" />
  name="base_frame"  default="base_footprint"/>
  name="odom_frame"  default="odom"/>

  "gmapping" type="slam_gmapping" name="slam_gmapping" output="screen">
    name="base_frame" value="$(arg base_frame)"/>
    name="odom_frame" value="$(arg odom_frame)"/>
    name="map_update_interval" value="0.01"/>
    name="maxUrange" value="4.0"/>
    name="maxRange" value="5.0"/>
    name="sigma" value="0.05"/>
    name="kernelSize" value="3"/>
    name="lstep" value="0.05"/>
    name="astep" value="0.05"/>
    name="iterations" value="5"/>
    name="lsigma" value="0.075"/>
    name="ogain" value="3.0"/>
    name="lskip" value="0"/>
    name="minimumScore" value="30"/>
    name="srr" value="0.01"/>
    name="srt" value="0.02"/>
    name="str" value="0.01"/>
    name="stt" value="0.02"/>
    name="linearUpdate" value="0.05"/>
    name="angularUpdate" value="0.0436"/>
    name="temporalUpdate" value="-1.0"/>
    name="resampleThreshold" value="0.5"/>
    name="particles" value="8"/>
  --
    name="xmin" value="-50.0"/>
    name="ymin" value="-50.0"/>
    name="xmax" value="50.0"/>
    name="ymax" value="50.0"/>
  make the starting size small for the benefit of the Android client's memory...
  -->
    name="xmin" value="-1.0"/>
    name="ymin" value="-1.0"/>
    name="xmax" value="1.0"/>
    name="ymax" value="1.0"/>

    name="delta" value="0.05"/>
    name="llsamplerange" value="0.01"/>
    name="llsamplestep" value="0.01"/>
    name="lasamplerange" value="0.005"/>
    name="lasamplestep" value="0.005"/>
    from="scan" to="$(arg scan_topic)"/>
  
launch>

运行launch,创建地图

进行控制机器人行走进行制图

roslaunch turtlebot_navigation gmapping_demo.launch
roslaunch turtlebot_teleop keyboard_teleop.launch 

建好地图之后我们将map保存

rosrun map_server map_saver -f 地图的保持位置

通过下面命令查看实时地图绘制

roslaunch turtlebot_rviz_launchers view_navigation.launch

如果通过远程查看实时地图绘制，除了在终端指定ROS_MASTER_URI的IP外，还需在/etc/hosts为ros的master主机和远程机器相互配置对方的ip和对应的主机名。

export ROS_MASTER_URI=http://192.168.xx.xx:11311

录制数据包和建图

我们也可以录制数据包用于后续建图使用。
方法如下：
1.创建文件~/turtlebot_ws/src/rosbag/recore_bag.launch

<include file="$(find turtlebot_bringup)/launch/minimal.launch">
  include>
  "rplidarNode"          pkg="rplidar_ros"  type="rplidarNode" output="screen">
  "serial_port"         type="string" value="/dev/rplidar"/>  
  "serial_baudrate"     type="int"    value="115200"/>
  "frame_id"            type="string" value="laser_frame"/>
  "inverted"            type="bool"   value="false"/>
  "angle_compensate"    type="bool"   value="true"/>
  

<include file="$(find turtlebot_teleop)/launch/keyboard_teleop.launch">
  include>

2.创建文件~/turtlebot_ws/src/rosbag/gmapping_bag.launch

<param name = "/use_sim_time" value = "true"/>
<include file="$(find turtlebot_rviz_launchers)/launch/view_navigation.launch">
  include>
 "rosbag" type="play" name="play1" 
    args="/home/eaibot/turtlebot_ws/src/rosbag/xxx.bag --delay=5 --clock"/>

 "tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_to_laser4" 
    args="0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 /base_link /laser_frame 40" />

  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/gmapping.launch.xml"/>

  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/move_base.launch.xml"/>

1. 使用方法
   在一个终端运行下面程序控制底盘的移动

cd ~/turtlebot_ws/src/rosbag
roslaunch recore_bag.launch

在另一个终端运行下面程序记录数据

rosrun rosbag record -a

录制完成后，用CTL+C取消结束数据的记录
最后，修改对应的bag文件，根据录的rosbag进行gmapping生成地图

cd ~/turtlebot_ws/src/rosbag
roslaunch gmapping_bag.launch 

———-其他的说明——————–

如何确定Rplidar和turtlebot的坐标关系

Rplidar的坐标系：三角形的电机为X轴的正向，顺时针90度为Y轴的正向，因为是二维激光，没有Z轴。

turtlebot坐标系：右手原则， 前方（带碰撞挡板）X轴的正向，逆时针90度为Y轴的正向，朝上为Z轴的正向。

由于Rplidar的坐标系和turtlebot坐标系不一致，所以需要沿X轴做180度旋转。

我们安装Rplidar的方法： 把Rplidar固定在turtlebot上方的最中心的位置，Rplidar三角形电机的朝向和turtlebot 前方碰撞挡板的中心位置一致，测量Rplidar和turtlebot底座的高度为20cm。

发布Rplidar和turtlebot的坐标关系有两种方式：

方式一：

 <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_to_laser4" 
    args="0.0 0.0 0.2 0.0 3.1415926 0.0 /base_link /laser_frame 40" />
launch>

方式二：
在turtlebot_description/urdf/turtlebot_library.urdf.xacro的标签之前加入如下内容

 <joint name="laser" type="fixed">
    <origin xyz="0.00 0.00 0.20" rpy="0 3.1415926 0" />
    <parent link="base_link" />
    <child link="base_laser_link" />
  joint>

  <link name="base_laser_link">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.00 0.05 0.06" />
      geometry>
      <material name="Green" />
    visual>
    <inertial>
      <mass value="0.000001" />
      <origin xyz="0 0 0" />
      <inertia ixx="0.0001" ixy="0.0" ixz="0.0"
        iyy="0.0001" iyz="0.0"
        izz="0.0001" />
    inertial>
  link>

注意：Rplidar的安装位置并不唯一， 如果修改安装位置，修改对应的坐标关系即可