使用Turtlebot3 在Gazebo仿真环境下，分别使用Cartographer，Gmapping和Hector三种SLAM算法建图
使用Turtlebot3 在Gazebo仿真环境下，分别使用Hector，Gmapping和Cartographer 三种SLAM算法建图
- 安装ROS
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- 按照官方文档安装
- 一键安装
- 下载Turtlebot3包，编译并配置环境
- 安装Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM算法并在Gazebo中仿真建图
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- 安装Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM
- 在Gazebo中仿真建图
- Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM算法在Gazebo中仿真建图比较
- 参考文献
安装ROS
之前在树莓派4B上安装了Ubuntu18.04,现在需要装上ROS,下面提供两种方法安装ROS melodic。
按照官方文档安装
直接参考官方文档进行安装 http://wiki.ros.org/cn/melodic/Installation/Ubuntu。
注意安装推荐的完整版ROS，一步一步安装即可，如遇到些小问题，网上搜下都能解决。
一键安装
在命令窗口直接输入鱼香ROS提供的一键安装工具
wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros
输入密码后就进入以下界面
鱼香ROS的这个一键安装真是懒人的福音，能省去很多工作和解决很多问题。
下载Turtlebot3包，编译并配置环境
- 进入ROS工作空间下的src文件夹
cd ~/catkin_ws/src/
- 下载Turtlebot3源码并编译
git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs.git
git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
cd ..
catkin_make
3.设置环境变量
echo "export TURTLEBOT3_MODEL=burger" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
4.安装依赖包
sudo apt-get install ros-melodic-joy ros-melodic-teleop-twist-joy ros-melodic-teleop-twist-keyboard ros-melodic-laser-proc ros-melodic-rgbd-launch ros-melodic-depthimage-to-laserscan ros-melodic-rosserial-arduino ros-melodic-rosserial-python ros-melodic-rosserial-server ros-melodic-rosserial-client ros-melodic-rosserial-msgs ros-melodic-amcl ros-melodic-map-server ros-melodic-move-base ros-melodic-urdf ros-melodic-xacro ros-melodic-compressed-image-transport ros-melodic-rqt-image-view ros-melodic-gmapping ros-melodic-navigation ros-melodic-interactive-markers
安装Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM算法并在Gazebo中仿真建图
安装Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM
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安装Cartographer
参考大神文章 cartographer探秘第一章之安装编译与参数配置，每次安装都是如此舒心。 -
安装Gmapping， 直接安装Gmapping工具包
sudo apt install ros-melodic-gmapping
- 安装Hector， 直接安装Hector工具包
sudo apt-get install ros- melodic-hector-slam
在Gazebo中仿真建图
1.用Cartographer SLAM算法仿真建图
ａ）修改launch文件
catkin_ws/src/turtlebot3/turtlebot3_slam/launch/turtlebot3_cartographer.launch文件中，把configuration_basename 更改为turtlebot3_lds_2d_gazebo.lua
ｂ）打开Gazebo仿真环境
在一个命令行窗口输入
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
ｃ）使用Cartographer算法建图
重新开一个命令窗口,调用Cartographer算法建图
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=cartographer
ｄ）使用键盘来控制turtlebot3运动
重新打开一个命令行窗口，运行以下命令调用键盘控制turtlebot3运动。
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
直至建图完成。
e）保存地图
打开一个新的命令行窗口，输入以下命令保存地图
rosrun map_server map_saver -f ~/map
2.用Gmapping SLAM算法仿真建图
a）打开Gazebo仿真环境
在一个命令行窗口输入
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
b）使用Gmapping算法建图
重新开一个命令窗口，使用以下命令进行Gmapping建图
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=gmapping
c）使用键盘来控制turtlebot3运动
新开一个命令行窗口，运行以下命令调用键盘控制turtlebot3运动。
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
直至建图完成。
d）保存地图
新开一个命令行窗口，输入以下命令
rosrun map_server map_saver -f ~/map
2.用Hector SLAM算法仿真建图
a）打开Gazebo仿真环境
在一个命令行窗口输入
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch
b）使用hector算法建图
重新开一个命令窗口，输入以下命令进行Hector建图
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=hector
c）使用键盘来控制turtlebot3运动
新开一个命令行窗口，运行以下命令调用键盘控制turtlebot3运动。
cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
直至建图完成。
d）保存地图
新开一个命令行窗口，输入以下命令
rosrun map_server map_saver -f ~/map
Cartographer,Gmapping,Hector三种SLAM算法在Gazebo中仿真建图比较
从左到右依次为Cartographer,Gampping,Hector所建地图
以上地图基本都是在线速度0.8,角速度0.1的控制条件下创建出来的，可以看出三种算法基本都能创建出完整地图。
另外试了下加快控制速度，Cartographer和Gampping都能保持较好稳定性并能完整的创建出地图，但Hector在角速度较快的情况下很容易丢失位置，从而产生重影，最终导致不能完整的创建出地图。这可能与该算法没有采用里程计数据，只采用了激光数据建图有关。
最后吐槽一下，树莓派4B上运行Gazebo软件依旧很卡，尽管我也提前下载了所有的Model，但仍旧很慢。看来做Gazebo仿真还是需要在较好的电脑上。
参考文献
ROS官方安装文档
Turtlebot3 Gazebo仿真环境使用Cartographer算法建图
Ubuntu18.04 ROS仿真turtlebot3进行Gmapping,Hector,和cartographer建图
cartographer探秘第一章之安装编译与参数配置