ROS下阿克曼转向结构车型导航应用实践（teb_local_planner）

近期开发了一款阿克曼转向结构的小车，在实现导航功能时接触TEB局部规划器(teb_local_planner)，过程中也遇到了一些问题，这里做个记录和分享

机器人	PC
NanoCar(阿克曼转向底盘，树莓派3B+，ubuntu mate 18.04，ROS Melodic，单线激光雷达)	Ubuntu16.04 ROS Kinetic(虚拟机)

ROS下的导航中local planner多数都针对两轮差速结构设计的，阿克曼转向结构由于结构的特点会有最小转向半径的限制，所以常见的local planner例如base_local_planner，dwa_local_planner等在这里都不适用里，这里使用的是teb_local_planner
它提供了一种car-like的动力学模型（即有最小转向半径限制），这样他所规划的路径也就符合了阿克曼结构的运动特点了；先跑一遍它所提供的Tutorials来了体验一下，Tutorials中内置了差速、全向、类车三种运动模型的Stage仿真测试，跑下来效果还可以，直接上车测试，把Tutorials中类车结构下的配置文件移植到我的车上，主要修改下面几点：
costmap_common_params.yaml中的footprint为实体机器人的实际尺寸信息
global_costmap_params.yaml中的robot_base_frame为你机器人的基座标名称
local_costmap_params.yaml中的robot_base_frame为你机器人的基座标名称width和height这个参数默认设置为5.5，这里要吐槽一下，已经见过N次这两个参数被设置成小数了，但是根据costmap_2d的API介绍，这两个值都应该是int型，所以应该设置为整数而非小数。

接下来要修改teb_local_planner_params.yaml中的内容
这里要修改的内容比较多，主要要设置车的速度，角速度，转向半径和车外轮廓安全尺寸，对照着注释和wiki修改应该没什么问题，我在这里踩了两个坑
第一个是cmd_angle_instead_rotvel这个参数，这个参数的作用是在发布的cmd_vel（geometry_msgs/Twist）话题中将Z轴角速度的数值替换为车体的转向角度，个人理解这个纯粹是为了兼容Stage仿真器设置的，有点不伦不类的感觉，我的机器人是可以接受geometry_msgs/Twist或者ackermann_msgs/AckermannDrive类型消息，唯独不接受这种奇怪的消息，所以这个参数要设置为False以发布正常的geometry_msgs/Twist消息
第二是footprint_model设置这里，这里要好好看看wiki上对于机器人模型的解释，我刚开始是想当然的去设置，测试效果比较差后才老老实实回去看wiki上的说明
改完上面的内容再写一个launch文件应该就可以正常启动导航了，车跑起来后我发现了一个新问题，终端会连续的弹出如下警告

[ WARN] [1567946341.717090426, 13.700000000]: Control loop missed its desired rate of 5.0000Hz... the loop actually took 1.0000 seconds
[ WARN] [1567946341.718131483, 13.700000000]: Map update loop missed its desired rate of 5.0000Hz... the loop actually took 0.7000 seconds

看起来是控制周期的问题，但是5Hz的控制周期已经很低了，所以应该是主机性能太差所不过来了，看来要调整参数降低计算量，在Tutorials Wiki的常见问题中就有关于怎么降低计算量的（页面最后一项）
根据我测试，基本只有这几个参数有明显效果
local_costmap_params.yaml中的width和height
teb_local_planner_params.yaml中的enable_homotopy_class_planning或max_number_classes这里说‘或’是因为max_number_classes只有在enable_homotopy_class_planning为True时才有效，更多的信息可以去看下wiki上的内容,一通尝试后警告消失，机器人也可以正常导航运行。图中黑框中可以明显看到规划出的路径可以明显看出在需要掉头时，是使用了两次带转向半径的转弯而非一次原地转向来实现的。