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Tianbot

外观

自主导航 ​

本页介绍 TianRover 火星车在已保存地图上的导航操作。二维地图使用 AMCL 定位； 三维地图使用 FAST-LIO2 或 KISS-ICP 前端与 RTAB-Map 定位，两种方式均由 Nav2 规划路径和控制地面行驶。

TianRover 火星车使用 ROS 2 tianrover_navigation 功能包启动 Nav2，二维定位为 AMCL，全局规划为 NavFn，局部控制为 DWB。以下按已保存地图说明操作；旧版 ROS 1 move_base、TEB/DWA/EBAND 启动命令不适用于当前包。

导航前准备 ​

  • 已按 SLAM 建图 保存二维 .yaml 和 .pgm，并正常退出建图。
  • 保持一套 bringup.launch.py 运行，确认扫描、里程计与模型显示正常。
  • 按使用指引将云卓 G20 序号 2 三档开关置于中间或最上方，进入 ROS 模式；确认急停释放、周围场地空旷。

已部署火星车的新 Bash 终端会自动加载运行环境，打开后直接执行下面的命令即可。

工作区路径以本车安装位置为准，新终端会自动读取同一个车辆配置文件。下文以机器人名称 mars 为例。

加载地图并启动二维导航 ​

bash
export TIANROVER_MAX_SPEED=0.10
ros2 launch tianrover_navigation navigation.launch.py map:=$HOME/maps/mars_gmapping_v1.yaml

将地图替换为实际保存的 YAML；Cartographer 和 SLAM Toolbox 的栅格地图也使用同一导航入口。0.10 m/s 为低速检查示例，须按现场条件确认。

若已有整车驱动，不再启动新的 bringup。若之前已退出驱动，先按整车启动恢复，再启动导航。

另开图形终端：

bash
ros2 launch tianrover_rviz rviz.launch.py

默认 Fixed Frame 为 mars/map。地图文件不存在时会报错；未指定 map 时默认使用 ~/.local/share/tianrover/maps/mars/map.yaml，不会自动使用旧 TianbotOffice 地图。

设置初始位姿 ​

在 RViz 使用 2D Pose Estimate，在地图上点击车辆当前实际位置，拖动箭头指定朝向。观察扫描与地图墙面是否对齐，等待定位稳定。

初始位姿话题为 /mars/initialpose。位置不对、地图不显示或 TF 报错时，先排查，不发送导航目标。

使用 RViz 的 2D Goal Pose 在附近空旷位置选择目标，并拖动箭头设置目标朝向。该工具发布到 /mars/goal_pose。

观察全局路径、局部障碍物与车辆实际运动，到达后确认车辆停稳。六轮底盘支持的遥控运动模式不代表当前导航支持全向横移；本入口按前向线速度和转向角速度控制。

TianRover 火星车 二维导航示例

二维导航示例：地图、代价地图、机器人位置与规划路径。

先按三维建图与保存准备保存后的 .db 地图，正常退出建图程序。 下面以 FAST-LIO2、ZED 2i IMU 和 mars3d_v1_saved.db 为例；将数据库和标定文件替换为本车实际路径。

启动三维整车驱动 ​

保留建图时使用的三维 bringup；如果已经退出，在终端 1 启动：

bash
ros2 launch tianrover_bringup bringup_3d.launch.py frontend:=fastlio \
  calibration:=$HOME/fastlio_calibration.yaml

启动时保持车辆静止，等待前端初始化。标定文件的配置方法与三维建图一致。 每次只运行一套 bringup；切换到三维入口前，先退出二维 bringup 和导航。

加载地图并启动导航 ​

终端 2：

bash
export TIANROVER_MAX_SPEED=0.10
ros2 launch tianrover_navigation localize_and_navigate_3d.launch.py frontend:=fastlio \
  use_rgbd:=true database:=$HOME/maps/mars3d_v1_saved.db

使用 KISS-ICP 时，终端 1、2 分别改用以下命令：

bash
ros2 launch tianrover_bringup bringup_3d.launch.py frontend:=kiss
bash
export TIANROVER_MAX_SPEED=0.10
ros2 launch tianrover_navigation localize_and_navigate_3d.launch.py frontend:=kiss \
  use_rgbd:=true database:=$HOME/maps/mars3d_kiss_v1_saved.db

未启用相机时，三维 bringup 添加 use_zed:=false，导航命令改为 use_rgbd:=false。 该导航入口同时启动 RTAB-Map 地图定位与 Nav2，无需另外启动 AMCL 或二维导航。

设置初始位姿并发送目标 ​

终端 3，在图形桌面启动 RViz：

bash
ros2 launch tianrover_rviz rviz.launch.py fixed_frame:=mars/map
  1. 确认地图与车辆模型显示正常。添加 PointCloud2 /mars/cloud_map 查看三维地图， FAST-LIO2 实时点云为 /mars/lidar/cloud_deskewed，KISS-ICP 为 /mars/kiss/frame。
  2. 使用 2D Pose Estimate 标出车辆实际位置和朝向，等待实时扫描、点云与地图对齐。
  3. 使用 2D Goal Pose 在可通行地面上设置目标位置和朝向。
  4. 观察规划路径、局部障碍物与车辆行驶，到达后确认车辆停稳。

TianRover 火星车 三维地图定位示例

三维地图定位示例：机器人模型、场地地图与点云显示。

三维地图用于定位，实时点云用于避障；Nav2 在地面代价地图中规划，不用于任意三维轨迹或楼梯导航。

配置避障点云与车体轮廓 ​

导航默认使用所选前端的实时点云。需要更换输入时，在启动导航的终端设置 TIANROVER_NAV_POINTS_TOPIC。使用自定义 Nav2 参数时，通过 TIANROVER_NAV_PARAMS 指定 YAML 文件，并在其中配置 footprint；导航入口会保留该轮廓。 默认矩形为 [[-0.75,-0.49],[-0.75,0.49],[0.75,0.49],[0.75,-0.49]]，坐标单位为 m。 调整轮廓和速度后，先在开阔区域低速检查通行距离、转弯空间及停车距离，再使用正式路线。

取消目标与结束导航 ​

二维和三维导航均可在新终端取消本车的单目标导航：

bash
ros2 service call /mars/navigate_to_pose/_action/cancel_goal action_msgs/srv/CancelGoal "{}"

该请求取消 /mars/navigate_to_pose 的全部活动目标。确认返回的 return_code 为 0，并观察车辆实际停稳；异常运动优先使用随车急停。

结束导航时，先取消目标并确认实际停车，再在导航终端按 Ctrl+C。退出一个终端不会停止其他遥控或控车程序。

常见检查 ​

二维导航先执行 ros2 lifecycle get /mars/amcl 确认定位节点为 active。 二维和三维导航均可在新终端检查以下数据：

bash
ros2 lifecycle get /mars/controller_server
ros2 lifecycle get /mars/planner_server
ros2 topic echo /mars/map --once --no-arr --qos-durability transient_local
ros2 topic hz /mars/scan
ros2 topic info /mars/cmd_vel --verbose

生命周期节点应为 active，扫描持续更新，底盘有速度订阅者。 导航速度链为 /mars/cmd_vel_nav → 速度平滑器 → /mars/cmd_vel → 底盘； linear.x 单位为 m/s，angular.z 单位为 rad/s，是角速度而不是车轮转角。 目标失败退出后可能不再有新路径和速度消息，RViz 中仍显示的旧路径不能证明任务还在执行。 若日志出现 No valid trajectories，检查局部障碍物和车体轮廓； Failed to make progress 表示位移未达到进度检查要求，需结合速度指令、里程计和实际运动排查。hz 观察后按 Ctrl+C 退出。仍无法导航时查看原启动终端报错；不要同时启动其他定位算法来尝试解决。

三维导航不使用 AMCL；检查所选前端的点云、里程计与地图：

bash
ros2 topic hz /mars/lidar/cloud_deskewed
ros2 topic echo /mars/odom_lidar --once --no-arr
ros2 topic echo /mars/map --once --no-arr --qos-durability transient_local

KISS-ICP 将点云话题替换为 /mars/kiss/frame。遇到 Transform data too old 时， 先取消目标，检查定位终端报错、点云和里程计是否持续更新，以及 RViz 中地图与实时数据是否对齐； 恢复后重新设置初始位姿并发送目标。