Tianbot

深浅模式

Tianracer 仿真实例 ​

简介 ​

tianracer_gazebo 是一个基于阿克曼底盘支持多机框架的仿真实例，在 ROS2GO 环境中，只需要一行命令即可运行支持 TEB 单点路径规划的仿真环境。

说明 ​

  • 运行带有 demo_开头的launch文件，均不需要运行启动基础仿真环境的命令，直接运行即可
  • 支持 robot_name 环境变量设置（默认 robot_name 为tianracer）
  • 支持 world 环境变量设置（默认 robot_name 为tianracer_ractrack）

启动基础仿真环境 ​

shell
roslaunch tianracer_gazebo tianracer_bringup.launch

启动 TEB 单点路径规划仿真环境 ​

shell
roslaunch tianracer_gazebo demo_tianracer_teb_nav.launch

通过命令行参数设置环境变量 ​

如何通过参数设置环境变量

这里的 tianracer_racetrack 对应着实际的 .world 文件名，例如导入世界 tianracer_gazebo/worlds/tianracer_racetrack.world，就需要输入的参数为tianracer_racetrack

  • 设置 world 环境变量，指定仿真 world 环境文件
bash
roslaunch tianracer_gazebo tianracer_bringup.launch world:=tianracer_racetrack
  • 设置 robot_name 环境变量，指定仿真机器人名称，支持多机器人协同
bash
roslaunch tianracer_gazebo tianracer_bringup.launch robot_name:=tianracer_01

通过系统环境变量设置环境变量 ​

通过命令行参数设置环境变量的方式适用于某个命令暂时性需要设置环境变量的情况，而有时需要在某个终端中暂时设定环境变量，可以通过export设置系统环境变量

  • 设置 world 环境变量，指定仿真 world 环境文件，
bash
export TIANRACER_WORLD=racetrack_1

与终端命令行参数一样，这里的 racetrack_1 对应着实际的 .world 文件名，例如导入世界 tianracer_gazebo/worlds/racetrack_1.world，就需要输入的参数为racetrack_1

  • 设置 robot_name 环境变量，指定仿真机器人名称，支持多机器人协同
bash
export TIANRACER_NAME=tianracer_02

如果需要每个新的终端都默认设置好预定的环境变量，可以通过将上面的 export 命令逐个写入~/.bashrc文件中，然后在终端中执行source ~/.bashrc以更新当前终端中的系统环境变量

SLAM 建图 ​

在启动基础仿真环境之后，可以使用 Gmapping和 Cartographer算法进行地图构建

Gmapping ​

bash
roslaunch tianracer_slam tianracer_gmapping.launch

输出

bash
... logging to /home/tianbot/.ros/log/4f4e5210-14fa-11ef-a363-c33b96dd6632/roslaunch-ros2go-428769.log
Checking log directory for disk usage. This may take a while.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://192.168.0.105:32771/

SUMMARY
========

PARAMETERS
 * /rosdistro: noetic
 * /rosversion: 1.16.0
 * /tianracer/slam_gmapping/angularUpdate: 0.2
 * /tianracer/slam_gmapping/astep: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/base_frame: tianracer/base_fo...
 * /tianracer/slam_gmapping/delta: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/iterations: 5
 * /tianracer/slam_gmapping/kernelSize: 1
 * /tianracer/slam_gmapping/lasamplerange: 0.005
 * /tianracer/slam_gmapping/lasamplestep: 0.005
 * /tianracer/slam_gmapping/linearUpdate: 0.25
 * /tianracer/slam_gmapping/llsamplerange: 0.01
 * /tianracer/slam_gmapping/llsamplestep: 0.01
 * /tianracer/slam_gmapping/lsigma: 0.075
 * /tianracer/slam_gmapping/lskip: 0
 * /tianracer/slam_gmapping/lstep: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/map_update_interval: 0.5
 * /tianracer/slam_gmapping/maxUrange: 20
 * /tianracer/slam_gmapping/minimumScore: 200
 * /tianracer/slam_gmapping/odom_frame: tianracer/odom
 * /tianracer/slam_gmapping/ogain: 3.0
 * /tianracer/slam_gmapping/particles: 30
 * /tianracer/slam_gmapping/resampleThreshold: 0.5
 * /tianracer/slam_gmapping/sigma: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/srr: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/srt: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/str: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/stt: 0.05
 * /tianracer/slam_gmapping/temporalUpdate: -1
 * /tianracer/slam_gmapping/xmax: 50.0
 * /tianracer/slam_gmapping/xmin: -50.0
 * /tianracer/slam_gmapping/ymax: 50.0
 * /tianracer/slam_gmapping/ymin: -50.0

NODES
  /tianracer/
    slam_gmapping (gmapping/slam_gmapping)

ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311

process[tianracer/slam_gmapping-1]: started with pid [428803]
[ INFO] [1716025113.627337380, 87.344000000]: Laser is mounted upwards.
 -maxUrange 20 -maxUrange 9.99 -sigma     0.05 -kernelSize 1 -lstep 0.05 -lobsGain 3 -astep 0.05
 -srr 0.05 -srt 0.05 -str 0.05 -stt 0.05
 -linearUpdate 0.25 -angularUpdate 0.2 -resampleThreshold 0.5
 -xmin -50 -xmax 50 -ymin -50 -ymax 50 -delta 0.05 -particles 30
[ INFO] [1716025113.632751319, 87.350000000]: Initialization complete
update frame 0
update ld=0 ad=0
Laser Pose= 0.0151926 0.094574 1.48488
m_count 0
Registering First Scan

Cartographer ​

由于cartographer对实机和仿真做了区分，所以与在实车使用不太一样，运行如下命令即可

bash
roslaunch tianracer_slam gazebo_cartographer_2d.launch

输出

bash
tianbot@ros2go:~$ roslaunch tianracer_slam gazebo_cartographer_2d.launch 
... logging to /home/tianbot/.ros/log/4f4e5210-14fa-11ef-a363-c33b96dd6632/roslaunch-ros2go-433857.log
Checking log directory for disk usage. This may take a while.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://192.168.0.105:40313/

SUMMARY
========

PARAMETERS
 * /rosdistro: noetic
 * /rosversion: 1.16.0
 * /use_sim_time: True

NODES
  /tianracer/
    cartographer_node (cartographer_ros/cartographer_node)
    cartographer_occupancy_grid_node (cartographer_ros/cartographer_occupancy_grid_node)
    map_to_ns_map (tf/static_transform_publisher)

ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311

process[tianracer/map_to_ns_map-1]: started with pid [433880]
process[tianracer/cartographer_node-2]: started with pid [433881]
process[tianracer/cartographer_occupancy_grid_node-3]: started with pid [433887]
[ INFO] [1716025306.555716899]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/home/tianbot/tianracer_ws/src/tianracer/tianracer_slam/param/2d_scan.lua' for '2d_scan.lua'.
[ INFO] [1716025306.564308293]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/map_builder.lua' for 'map_builder.lua'.
[ INFO] [1716025306.564349771]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/map_builder.lua' for 'map_builder.lua'.
[ INFO] [1716025306.564411020]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/pose_graph.lua' for 'pose_graph.lua'.
[ INFO] [1716025306.564436966]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/pose_graph.lua' for 'pose_graph.lua'.
[ INFO] [1716025306.564893524]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder.lua' for 'trajectory_builder.lua'.
[ INFO] [1716025306.564927277]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder.lua' for 'trajectory_builder.lua'.
[ INFO] [1716025306.564988556]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder_2d.lua' for 'trajectory_builder_2d.lua'.
[ INFO] [1716025306.565015645]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder_2d.lua' for 'trajectory_builder_2d.lua'.
[ INFO] [1716025306.565282064]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder_3d.lua' for 'trajectory_builder_3d.lua'.
[ INFO] [1716025306.565309986]: I0518 17:41:46.000000 433881 configuration_file_resolver.cc:41] Found '/opt/ros/noetic/share/cartographer/configuration_files/trajectory_builder_3d.lua' for 'trajectory_builder_3d.lua'.
Retrieved robot name: 	tianracer

使用 TEB 导航+SLAM 建图方法 ​

运行如下命令即可启动，无需再次启动基础仿真环境

bash
roslaunch tianracer_gazebo demo_slam_teb.launch

然后再开启了上述某个SLAM建图方法

保存地图 ​

与实车不同，在gazebo运行时，保存地图的路径会在tianracer_gazebo/maps路径下

bash
roslaunch tianracer_slam gazebo_map_save.launch

提示

  • 保存地图的路径会在tianracer_gazebo/maps路径下
  • 如需指定地图保存名称，请参照如下方式通过命令行参数指定地图名称
shell
roslaunch tianracer_slam gazebo_map_save.launch map_file:=my_map

move_base+Teb_local_planner 单点导航 ​

shell
roslaunch tianracer_gazebo demo_tianracer_teb_nav.launch.py

运行效果

Demo 算法 ​

在tianracer_gazebo的scripts目录下提供了两个 Demo 算法，分别是multi_goals.py和follow_the_gap.py。

多点巡航 ​

该 Demo 算法实现了多个目标点的路径规划，并且可以实现多个目标点之间的切换。

shell
rosrun tianracer_gazebo multi_goals.py __ns:=tianracer

反应式避障 ​

该 Demo 算法根据激光雷达扫描到的数据，设定阈值，计算出前方每处障碍物离当前车辆位置的时间步（timestep），避开最近的障碍物，选择时间步 Gap 最大的一处通过，详细讲解参考下面链接。

shell
rosrun tianracer_gazebo follow_the_gap.py __ns:=tianracer

其他工具 ​

为了方便用户使用仿真环境，在tianracer_gazebo还提供了一些工具，便于用户使用。

  1. 生成 waypoint 路径点 (waypoint_generator.py)
  2. 在仿真环境中添加模型 (spawn_xml_model.py)

该工具可以用于生成一个 waypoint 路径点的 yaml 文件，支持从文件中读取路径点，也支持从 gazebo 仿真环境中读取路径点。

在使用过程中，需要指定路径点文件路径。

点击生成目标点 ​

📖 (点击打开/折叠)
xml
<launch>
    <arg name="filename" default="spawn_pose" />
    <node name="click_waypoint" pkg="tianracer_gazebo" type="waypoint_generator.py" output="screen" >
        <param name="filename" value="$(find tianracer_gazebo)/scripts/waypoint_race/$(arg filename).yaml" />
    </node>
</launch>
  • filename：路径点文件名

使用方法

bash
roslaunch tianracer_gazebo click_waypoint.launch filename:=spawn_pose

sdf/urdf模型放置 ​

该工具可以用于在仿真环境中添加模型，支持 urdf 模型的导入，也支持 sdf 等 gazebo 通用模型的导入。

在使用过程中，需要指定模型文件路径、模型姿态文件路径。

📖 (点击打开/折叠)
xml
<launch>
    <!-- sdf 文件或 urdf 文件路径 -->
    <param name="model_path" type="str" value="$(find tianracer_gazebo)/model/construction_cone/model.sdf" />

    <!-- model_name : 模型名称 -->
    <param name="model_name" type="str" value="construction_cone" />

    <!-- model_type : sdf or urdf  -->
    <param name="model_type" type="str" value="sdf" />
    <!-- <param name="model_type" type="str" value="urdf" /> -->

    <!-- 放置位置的位姿文件 -->
    <param name="pose_data_path" type="str" value="$(find tianracer_gazebo)/config/spawn_pose.yaml" />

    <node name="spawn_xml_model" pkg="tianracer_gazebo" type="spawn_xml_model.py" output="screen" />
</launch>
  • model_path：模型文件路径，需要注意，需要将模型文件放在tianracer_gazebo/model目录下。
  • model_name：模型名称
  • model_type：模型类型，支持 sdf 和 urdf
  • pose_data_path：模型姿态文件路径，使用 yaml 文件导入的方式，可以一次导入多个模型，可以使用 waypoint.launch 来进行生成。

使用方法

bash
roslaunch tianracer_gazebo spawn_model.launch

初始位姿设定 ​

该工具可以用于导航时设定初始位姿，与可视化工具rviz的 2D Pose Estimate 功能类似。

📖 (点击打开/折叠)
xml
<launch>
    <arg name="x_pos" default="0.0"/>
    <arg name="y_pos" default="0.0"/>
    <arg name="z_pos" default="0.0"/>
    <arg name="R_pos" default="0.0"/>
    <arg name="P_pos" default="0.0"/>
    <arg name="Y_pos" default="0.0"/>
    <node pkg="tianracer_gazebo" type="initialpose_pub.py" name="initialpose_publisher" output="screen" >
        <param name="x_pos" value="$(arg x_pos)"/>
        <param name="y_pos" value="$(arg y_pos)"/>
        <param name="z_pos" value="$(arg z_pos)"/>
        <param name="R_pos" value="$(arg R_pos)"/>
        <param name="P_pos" value="$(arg P_pos)"/>
        <param name="Y_pos" value="$(arg Y_pos)"/>
    </node>
</launch>
  • x_pos：初始位姿 x 坐标
  • y_pos：初始位姿 y 坐标
  • z_pos：初始位姿 z 坐标
  • R_pos：初始位姿 R 坐标
  • P_pos：初始位姿 P 坐标
  • Y_pos：初始位姿 Y 坐标

使用方法

bash
roslaunch tianracer_gazebo initialpose_pub.launch x_pos:=0 y_pos:=0 z:=0 R_pos:=0 P_pos:=0 Y_pos:=1.54

放置多个 tianracer 和 rviz ​

该工具用于创建新机器人对应 robot_name 的 .rviz 文件，用于添加新的机器人，以解决在 .rviz 文件中无法添加机器人名字空间的问题 如果需要添加新的机器人，你需要执行分两步完成

  1. 创建一个对应名称的 rviz
  2. 运行对应的 spawn_with_rviz.launch

首先，执行以下命令，创建对应的 rviz

bash
rosrun  tianracer_gazebo change_rviz_name.py (新的机器的名称), # 比如 tianracer_007

其次，通过以下命令添加 tianracer 并启动对应的 rviz

bash
roslaunch tianracer_gazebo spawn_with_rviz.launch robot_name:=tianracer_04 rviz_name:=tianracer_04 y_pos:=3