Turtlebot 2e 导航之 `move_base` 参数详解:`move_base`概述

Turtlebot 2e 导航之move_base 参数详解:move_base概述

引言

ROS的move_base正如其名，是用于基座移动的功能包，用于实现基座的移动。为把握move_base对于costmap2D，global planner，local planner的调用关系。
这里采用turtlebot_navigation的package 为例进行说明。

move_base的启动

启动move_base的launch文件内容通常为（以Turtlebot 2e为例）：

• 在turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/amcl_demo.launch的启动代码为：

  
  <arg name="custom_param_file" default="$(find turtlebot_navigation)/param/$(arg 3d_sensor)_costmap_params.yaml"/>
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/move_base.launch.xml">
    <arg name="custom_param_file" value="$(arg custom_param_file)"/>
  include>

• 在turtlebot_apps/turtlebot_navigation/launch/gmapping_demo.launch中的启动代码为：

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

可见建图的过程中采用的是默认参数，而导航过程考虑了3D sensor的传感器特征。以下看看各种传感器的costmap_param.yaml定义：

$ ls -al                               
total 48
lrwxrwxrwx 1 teddyluo teddyluo   10 5月  15 20:43 astra_costmap_params.yaml -> dummy.yaml
lrwxrwxrwx 1 teddyluo teddyluo   10 5月  15 20:43 asus_xtion_pro_costmap_params.yaml -> dummy.yaml
lrwxrwxrwx 1 teddyluo teddyluo   10 5月  15 20:43 asus_xtion_pro_offset_costmap_params.yaml -> dummy.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo 1621 5月  15 20:43 costmap_common_params.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo   57 5月  15 20:43 dummy.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo 2262 5月  15 20:43 dwa_local_planner_params.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo  405 5月  15 20:43 global_costmap_params.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo 1730 5月  15 20:43 global_planner_params.yaml
lrwxrwxrwx 1 teddyluo teddyluo   10 5月  15 20:43 kinect_costmap_params.yaml -> dummy.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo  394 5月  15 20:43 local_costmap_params.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo  695 5月  15 20:43 lsxxx_costmap_params.yaml
-rw-rw-r-- 1 teddyluo teddyluo 1764 5月  15 20:43 move_base_params.yaml

其中 dummy.yaml是个空文件。

可以看到，最常用的传感器的$(arg 3d_sensor)_costmap_params.yaml并没有定义。可以认为这两条指令是等价的。

move_base.launch.xml的内容

<launch>
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/velocity_smoother.launch.xml"/>
  <include file="$(find turtlebot_navigation)/launch/includes/safety_controller.launch.xml"/>
  
  <arg name="odom_frame_id"   default="odom"/>
  <arg name="base_frame_id"   default="base_footprint"/>
  <arg name="global_frame_id" default="map"/>
  <arg name="odom_topic" default="odom" />
  <arg name="laser_topic" default="scan" />
  <arg name="custom_param_file" default="$(find turtlebot_navigation)/param/dummy.yaml"/>

  <node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen">
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" />
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />   
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/local_costmap_params.yaml" command="load" />   
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/global_costmap_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/dwa_local_planner_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/move_base_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/global_planner_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/navfn_global_planner_params.yaml" command="load" />
    
    <rosparam file="$(arg custom_param_file)" command="load" />
    
    
    <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="DWAPlannerROS/global_frame_id" value="$(arg odom_frame_id)"/>

    <remap from="cmd_vel" to="navigation_velocity_smoother/raw_cmd_vel"/>
    <remap from="odom" to="$(arg odom_topic)"/>
    <remap from="scan" to="$(arg laser_topic)"/>
  node>
launch>

move_base节点定义

<node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen">
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" /> #通用的costmap参数定义(全局空间)
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" /> #通用的costmap参数定义(局部空间)
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/local_costmap_params.yaml" command="load" /> #本地的costmap参数定义 
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/global_costmap_params.yaml" command="load" /> #全局costmap参数定义
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/dwa_local_planner_params.yaml" command="load" /> #dwa本地规划参数定义
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/move_base_params.yaml" command="load" /> #底盘移动启动文件
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/global_planner_params.yaml" command="load" /> #全局规划参数定义
   <rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/navfn_global_planner_params.yaml" command="load" /> #navfn全局规划参数定义
   
   <rosparam file="$(arg custom_param_file)" command="load" />
   
   
   <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="DWAPlannerROS/global_frame_id" value="$(arg odom_frame_id)"/>

   <remap from="cmd_vel" to="navigation_velocity_smoother/raw_cmd_vel"/>
   <remap from="odom" to="$(arg odom_topic)"/>
   <remap from="scan" to="$(arg laser_topic)"/>
 node>

注：由于手上没有编辑器，所以简要在上面用符号#表示注释。

首先，代价地图的定义，包含全局代价地图和局部代价地图：

/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap"   
/param/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" 
/param/local_costmap_params.yaml" command="load" 
/param/global_costmap_params.yaml" command="load"  #全局costmap参数定义

其次，加载了规划器的参数，

• DWA局部规划器的参数dwa_local_planner_params.yaml
• 全局规划器global_planner的参数global_planner_params.yaml navfn_global_planner_params.yaml
• 自定义参数$(arg custom_param_file)，由前面可知是一个空文件

最后，定义了坐标系：

• global_costmap/global_frame --> map 全局代价地图中全局坐标系为map
• global_costmap/robot_base_frame --> base_footprint 全局代价地图中机器人本体坐标系为base_footprint
• local_costmap/global_frame --> odom 局部代价的全局坐标系为odom
• local_costmap/robot_base_frame --> base_footprint 局部代价机器人本体坐标系为base_footprint
• DWAPlannerROS/global_frame_id --> odom DWA局部规划器中全局坐标系为odom

三个topic的remap:

• cmd_vel --> navigation_velocity_smoother/raw_cmd_vel 将速度话题cmd_velremap为navigation_velocity_smoother/raw_cmd_vel
• odom --> odom odom remap为 odom (写得能通用，因为可以在前面改变topic的name)
• scan --> scan scan remap为 scan

注：变量名称

  <arg name="odom_frame_id"   default="odom"/>
  <arg name="base_frame_id"   default="base_footprint"/>
  <arg name="global_frame_id" default="map"/>
  <arg name="odom_topic" default="odom" />
  <arg name="laser_topic" default="scan" />
  <arg name="custom_param_file" default="$(find turtlebot_navigation)/param/dummy.yaml"/>

理解为

• 参数名odom_frame_id的默认值为odom (odom坐标系)
• 参数名base_frame_id的默认值为base_footprint (base_footprint坐标系)
• 参数名global_frame_id的默认值为map (map坐标系)
• 参数名odom_topic的默认值为odom (odom topic)
• 参数名laser_topic的默认值为scan (scan topic)
• 参数名custom_param_file的默认值为$(find turtlebot_navigation)/param/dummy.yaml

turtlebot_ws/src/turtlebot_apps/turtlebot_navigation目录的文件树结构

├── CHANGELOG.rst
├── CMakeLists.txt
├── env-hooks                                                          #钩子
│   └── 25.turtlebot-navigation.sh.em                                  #设置一些稳定的默认值，目前是导出TURTLEBOT_MAP_FILE，使用默认的地图。
├── laser                                                              #雷达相关设置
│   ├── costmap_common_params.yaml                                     #costmap的通用参数
│   ├── laser_amcl_demo.launch                                         #激光amcl启动文件
│   ├── laser_gmapping_demo.launch                                     #激光gmapping启动文件
│   └── move_base_laser.launch                                         #带激光底盘移动启动文件
├── launch                                                             #启动目录
│   ├── amcl_demo.launch                                               #amcl启动文件     
│   ├── gmapping_demo.launch                                           #gmapping启动文件
│   ├── graveyard
│   │   └── graveyard_bump_navi_demo.launch                            #
│   └── includes                                                       #启动文件的子模块
│       ├── amcl                                                       #即时定位
│       │   ├── amcl.launch.xml                                        #即时定位核心启动文件
│       │   ├── astra_amcl.launch.xml -> amcl.launch.xml               #使用astra进行定位
│       │   ├── asus_xtion_pro_amcl.launch.xml -> amcl.launch.xml      #使用asus_xtion_pro进行定位
│       │   ├── asus_xtion_pro_offset_amcl.launch.xml -> amcl.launch.xml #使用asus_xtion_pro_live进行定位
│       │   ├── kinect_amcl.launch.xml -> amcl.launch.xml                #使用kinect进行定位
│       │   └── r200_amcl.launch.xml                                     #使用r200进行定位
│       ├── gmapping                                                             #实时建图
│       │   ├── astra_gmapping.launch.xml -> gmapping.launch.xml                 #使用astra建图 
│       │   ├── asus_xtion_pro_gmapping.launch.xml -> gmapping.launch.xml        #使用asus_xtion_pro建图
│       │   ├── asus_xtion_pro_offset_gmapping.launch.xml -> gmapping.launch.xml #使用asus_xtion_pro_live建图
│       │   ├── gmapping.launch.xml                                              #实际建图核心启动文件
│       │   ├── kinect_gmapping.launch.xml -> gmapping.launch.xml                #使用kinect建图 
│       │   └── r200_gmapping.launch.xml                                         #使用r200建图
│       ├── move_base.launch.xml                                                 #底盘移动启动文件
│       ├── safety_controller.launch.xml                                         #安全控制启动文件
│       └── velocity_smoother.launch.xml                                         #速度平滑启动文件
├── maps                                                                         #地图目录
│   ├── willow-2010-02-18-0.10.pgm
│   └── willow-2010-02-18-0.10.yaml
├── package.xml
├── param                                                                        #参数目录
│   ├── astra_costmap_params.yaml -> dummy.yaml                                  #astra的costmap参数定义,指向空文件
│   ├── asus_xtion_pro_costmap_params.yaml -> dummy.yaml                         #asus_xtion_pro的costmap参数定义,指向空文件
│   ├── asus_xtion_pro_offset_costmap_params.yaml -> dummy.yaml                  #asus_xtion_pro_live的costmap参数定义,指向空文件
│   ├── costmap_common_params.yaml                                               #通用的costmap参数定义
│   ├── dummy.yaml                                                               #空文件,没有自定义的参数设置
│   ├── dwa_local_planner_params.yaml                                            #dwa本地规划参数定义
│   ├── global_costmap_params.yaml                                               #全局costmap参数定义
│   ├── global_planner_params.yaml                                               #全局规划参数定义
│   ├── kinect_costmap_params.yaml -> dummy.yaml                                 #kinect的costmap参数定义,指向空文件
│   ├── local_costmap_params.yaml                                                #本地的costmap参数定义
│   ├── move_base_params.yaml                                                    #底盘移动参数定义
│   ├── navfn_global_planner_params.yaml                                         #navfn全局规划参数定义
│   └── r200_costmap_params.yaml                                                 #r200的costmap参数定义
└── src                                                                          #源码目录
    └── laser_footprint_filter.cpp                                               #激光过滤footprint源码, 订阅/scan话题,过滤后,重发布/scan_filtered话题

下面我们先来学习速度平滑、安全驾驶，再看看环境代价地图的定义，再理解规划器的设置，最后看看move_base启动本身。