Turtlebot 2e 导航之 move_base 参数详解: 局部规划器的设置

局部规划器的设置

局部路径规划参数相当重要，因为它是直接控制机器人的移动底盘运动的插件，它负责来向移动底盘的/cmd_vel话题中发布控制命令。机器人移动的效果好不好，这个局部路径规划可是影响最大的。

局部路径的规划插件包括：

• base_local_planner:实现了Trajectory Rollout和DWA两种局部规划算法。
• dwa_local_planner:实现了DWA局部规划算法，可以看作是base_local_planner的改进版本

DWA规划器算法主要思想

dwa_local_planner是一个能够驱动底盘移动的控制器,该控制器连接了路径规划器和机器人.使用地图,规划器产生从起点到目标点的运动轨迹,在移动时,规划器在机器人周围产生一个函数,用网格地图表示。控制器的工作就是利用这个函数来确定发送给机器人的速度(dx, dy, dtheta)。

DWA算法的基本思想：
1.在机器人控制空间离散采样(dx, dy, dtheta)
2.对每一个采样的速度进行前向模拟,看看在当前状态下,使用该采样速度移动一小段时间后会发生什么.
3.评价前向模拟得到的每个轨迹,是否接近障碍物,是否接近目标,是否接近全局路径以及速度等等.舍弃非法路径
4.选择得分最高的路径,发送对应的速度给底座

DWA与Trajectory Rollout的区别主要是在机器人的控制空间采样差异.Trajectory Rollout采样点来源于整个前向模拟阶段所有可用速度集合,而DWA采样点仅仅来源于一个模拟步骤中的可用速度集合.这意味着相比之下DWA是一种更加有效算法,因为其使用了更小采样空间;然而对于低加速度的机器人来说可能Trajectory Rollout更好, 因为DWA不能对常加速度做前向模拟。

dwa_local_planner_params.yaml解读

dwa_local_planner_params.yaml调用源:

<rosparam file="$(find turtlebot_navigation)/param/dwa_local_planner_params.yaml" command="load" />

由于参数较多，注释直接写在源文件里

DWAPlannerROS: # Robot Configuration Parameters - Kobuki 机器人配置参数，这里为Kobuki底座max_vel_x: 0.5  # 0.55 #x方向最大线速度绝对值，单位:米/秒min_vel_x: 0.0  #x方向最小线速度绝对值，单位:米/秒。如果为负值表示可以后退.max_vel_y: 0.0  # diff drive robot  #y方向最大线速度绝对值，单位:米/秒。turtlebot为差分驱动机器人，所以为0min_vel_y: 0.0  # diff drive robot  #y方向最小线速度绝对值，单位:米/秒。turtlebot为差分驱动机器人，所以为0max_trans_vel: 0.5 # choose slightly less than the base's capability #机器人最大平移速度的绝对值，单位为 m/smin_trans_vel: 0.1  # this is the min trans velocity when there is negligible rotational velocity #机器人最小平移速度的绝对值，单位为 m/strans_stopped_vel: 0.1 #机器人被认属于“停止”状态时的平移速度。如果机器人的速度低于该值，则认为机器人已停止。单位为 m/s# Warning!#   do not set min_trans_vel to 0.0 otherwise dwa will always think translational velocities#   are non-negligible and small in place rotational velocities will be created.#注意不要将min_trans_vel设置为0，否则DWA认为平移速度不可忽略，将创建较小的旋转速度。max_rot_vel: 5.0  # choose slightly less than the base's capability #机器人的最大旋转角速度的绝对值，单位为 rad/s min_rot_vel: 0.4  # this is the min angular velocity when there is negligible translational velocity #机器人的最小旋转角速度的绝对值，单位为 rad/srot_stopped_vel: 0.4 #机器人被认属于“停止”状态时的旋转速度。单位为 rad/sacc_lim_x: 1.0 # maximum is theoretically 2.0, but we  机器人在x方向的极限加速度，单位为 meters/sec^2acc_lim_theta: 2.0 #机器人的极限旋转加速度，单位为 rad/sec^2acc_lim_y: 0.0      # diff drive robot 机器人在y方向的极限加速度，对于差分机器人来说当然是0# Goal Tolerance Parameters 目标距离公差参数yaw_goal_tolerance: 0.3  # 0.05 #到达目标点时，控制器在偏航/旋转时的弧度容差(tolerance)。即：到达目标点时偏行角允许的误差，单位弧度xy_goal_tolerance: 0.15  # 0.10 #到到目标点时，控制器在x和y方向上的容差（tolerence）（米）。即：到达目标点时,在xy平面内与目标点的距离误差# latch_xy_goal_tolerance: false # 设置为true时表示：如果到达容错距离内,机器人就会原地旋转；即使转动是会跑出容错距离外。
#注：这三个参数的设置及影响讨论请参考《ROS导航功能调优指南》# Forward Simulation Parameters 前向模拟参数sim_time: 1.0       # 1.7 #前向模拟轨迹的时间，单位为s(seconds) vx_samples: 6       # 3  #x方向速度空间的采样点数.vy_samples: 1       # diff drive robot, there is only one sample#y方向速度空间采样点数.。Tutulebot为差分驱动机器人，所以y方向永远只有1个值（0.0）vtheta_samples: 20  # 20 #旋转方向的速度空间采样点数.
#注：参数的设置及影响讨论请参考《ROS导航功能调优指南》# Trajectory Scoring Parameters 轨迹评分参数path_distance_bias: 64.0      # 32.0   - weighting for how much it should stick to the global path plan#控制器与给定路径接近程度的权重goal_distance_bias: 24.0      # 24.0   - weighting for how much it should attempt to reach its goal#控制器与局部目标点的接近程度的权重，也用于速度控制occdist_scale: 0.5            # 0.01   - weighting for how much the controller should avoid obstacles# 控制器躲避障碍物的程度forward_point_distance: 0.325 # 0.325  - how far along to place an additional scoring point#以机器人为中心，额外放置一个计分点的距离stop_time_buffer: 0.2         # 0.2    - amount of time a robot must stop in before colliding for a valid traj.#机器人在碰撞发生前必须拥有的最少时间量。该时间内所采用的轨迹仍视为有效。即：为防止碰撞,机器人必须提前停止的时间长度scaling_speed: 0.25           # 0.25   - absolute velocity at which to start scaling the robot's footprint#开始缩放机器人足迹时的速度的绝对值，单位为m/s。#在进行对轨迹各个点计算footprintCost之前，会先计算缩放因子。如果当前平移速度小于scaling_speed，则缩放因子为1.0，否则，缩放因子为(vmag - scaling_speed) / (max_trans_vel - scaling_speed) * max_scaling_factor + 1.0。然后，该缩放因子会被用于计算轨迹中各个点的footprintCost。# 参考：https://www.cnblogs.com/sakabatou/p/8297479.html#亦可简单理解为：启动机器人底盘的速度.(Ref.: https://www.corvin.cn/858.html)max_scaling_factor: 0.2       # 0.2    - how much to scale the robot's footprint when at speed.#最大缩放因子。max_scaling_factor为上式的值的大小。# Oscillation Prevention Parameters 振荡预防参数oscillation_reset_dist: 0.05  # 0.05   - how far to travel before resetting oscillation flags#机器人必须运动多少米远后才能复位震荡标记(机器人运动多远距离才会重置振荡标记)# Global Plan Parameters#prune_plan: false#机器人前进是否清除身后1m外的轨迹.# Debugging 调试参数publish_traj_pc : true #将规划的轨迹在RVIZ上进行可视化publish_cost_grid_pc: true #将代价值进行可视化显示#是否发布规划器在规划路径时的代价网格.如果设置为true,那么就会在~/cost_cloud话题上发布sensor_msgs/PointCloud2类型消息.global_frame_id: odom #全局参考坐标系为odom# Differential-drive robot configuration - necessary? 差分机器人配置参数
#  holonomic_robot: false #是否为全向机器人。 值为false时为差分机器人； 为true时表示全向机器人