1. 简介

在移动机器人建图和导航过程中，提供相对准确的里程计信息非常关键，是后续很多工作的基础，因此需要对其进行测试保证没有严重的错误或偏差。实际中最可能发生错误的地方在于机器人运动学公式有误，或者正负号不对，或者定义的坐标系之间方向不一致等。

　　整个移动机器人的控制结构如下图所示，其中base_controller节点将订阅的cmd_vel信息通过串口或其它通信接口发送给下位机（嵌入式控制板）。下位机中根据机器人运动学公式进行解算，将机器人速度转换为每个轮子的速度，然后通过CAN总线（或其它总线接口如RS485通信）将每个轮子的转速发送给电机驱动板控制电机转动。

而后，电机驱动板对电机转速进行闭环控制（PID控制等），并统计单位时间内接收到的编码器脉冲数，计算出轮子转速。

　　

base_controller节点将接收到的cmd_vel速度信息转换为自定义的结构体或union类型的数据（自定义的数据类型中可以包含校验码等其它信息），并通过串口发送控制速度信息（speed_buf）或读取机器人传回的速度信息 (speed_buf_rev)。base_controller节点正确读取到底层（比如嵌入式控制板）传回的速度后进行积分，计算出机器人的估计位置和姿态，并将里程计信息和tf变换发布出去。下面的代码只是一个例子，需要完善自定义的数据结构和校验函数：

#include <iostream>                   // C++标准库头文件
#include <iomanip>
#include <math.h>#include <boost/asio.hpp>             // boost库头文件
#include <boost/bind.hpp>#include <ros/ros.h>                  // ros头文件
#include <std_msgs/String.h>
#include <nav_msgs/Odometry.h>
#include <geometry_msgs/Quaternion.h>
#include <geometry_msgs/PoseStamped.h>
#include <geometry_msgs/PolygonStamped.h>
#include <geometry_msgs/Polygon.h>
#include <geometry_msgs/Point32.h>
#include <tf/tf.h>
#include <tf/transform_broadcaster.h>using namespace std;
using namespace boost::asio;/********************************回调函数***************************************/
void cmd_velCallback(const geometry_msgs::Twist &twist_aux)
{// 在回调函数中将接收到的cmd_vel速度消息转换为自定义的结构体（或者union）类型的数据speed_buf.vx = twist_aux.linear.x;speed_buf.vy = twist_aux.linear.y;speed_buf.vth = twist_aux.angular.z;
}double x = 0.0;                   // 初始位置x的坐标
double y = 0.0;                   // 初始位置y的坐标
double th = 0.0;                  // 初始位置的角度
double vx = 0.0;                  // x方向的初始速度
double vy = 0.0;                  // y方向的初始速度
double vth = 0.0;                 // 初始角速度
double dt = 0.0;                  // 积分时间int main(int argc, char** argv)
{/******************************  配置串口 ***********************************/io_service iosev;serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0");                                      // 设置串口名称sp.set_option(serial_port::baud_rate(115200));                              // 设置波特率sp.set_option(serial_port::flow_control(serial_port::flow_control::none));  // 设置控制方式sp.set_option(serial_port::parity(serial_port::parity::none));              // 设置奇偶校验sp.set_option(serial_port::stop_bits(serial_port::stop_bits::one));         // 设置停止位sp.set_option(serial_port::character_size(8));                              // 设置字母位数为8位ros::init(argc, argv, "base_controller");                                   // 初始化node节点ros::NodeHandle n;ros::Subscriber cmd_vel_sub = n.subscribe("cmd_vel", 100, cmd_velCallback); // 订阅cmd_vel topicros::Publisher odom_pub = n.advertise<nav_msgs::Odometry>("odom", 10);      // 发布odom topictf::TransformBroadcaster odom_broadcaster;                                  // 发布base_link --> odom的tf变换ros::Publisher poly_pub = n.advertise<geometry_msgs::PolygonStamped>("polygon",10); // 发布PolygonStamped信息，rviz中显示机器人边界ros::Time current_time, last_time;current_time = ros::Time::now();last_time = ros::Time::now();while(ros::ok()){current_time = ros::Time::now();read(sp, buffer(speed_buf_rev));   // 从串口读取机器人速度数据if(CRC_verify(speed_buf_rev))      // 对接收到的数据进行校验{vx  = speed_buf_rev.vx;vy  = speed_buf_rev.vy;vth = speed_buf_rev.vth;// 打印接收到的机器人速度信息ROS_INFO("vx  is %2f", vx);ROS_INFO("vy  is %2f", vy);ROS_INFO("vth is %2f", vth);/**compute odometry in a typical way given the velocities of the robot**/double dt = (current_time - last_time).toSec();double delta_x = (vx * cos(th) - vy * sin(th)) * dt;double delta_y = (vx * sin(th) + vy * cos(th)) * dt;double delta_th = vth * dt;x += delta_x;y += delta_y;th += delta_th;/***********first, we'll publish the transform over tf*************/geometry_msgs::TransformStamped odom_trans;odom_trans.header.stamp = current_time;odom_trans.header.frame_id = "odom";odom_trans.child_frame_id = "base_link";odom_trans.transform.translation.x = x;odom_trans.transform.translation.y = y;odom_trans.transform.translation.z = 0.0;odom_trans.transform.rotation = tf::createQuaternionMsgFromYaw(th);// send the transformodom_broadcaster.sendTransform(odom_trans);/*********next, we'll publish the odometry message over ROS*******/nav_msgs::Odometry odom;odom.header.stamp = current_time;odom.header.frame_id = "odom";odom.child_frame_id = "base_link";// since all odometry is 6DOF we'll need a quaternion created from yawgeometry_msgs::Quaternion odom_quat = tf::createQuaternionMsgFromRollPitchYaw(0,0,th);//set the positionodom.pose.pose.position.x = x;odom.pose.pose.position.y = y;odom.pose.pose.position.z = 0.0;odom.pose.pose.orientation = odom_quat;// set the velocityodom.twist.twist.linear.x = vx;odom.twist.twist.linear.y = vy;odom.twist.twist.angular.z = vth;odom_pub.publish(odom);/*******************publish polygon message***********************/geometry_msgs::Point32 point[4];// coordinates described in base_link framepoint[0].x = -0.39;  point[0].y = -0.31;point[1].x = 0.39;   point[1].y = -0.31;point[2].x = 0.39;   point[2].y = 0.31;point[3].x = -0.39;  point[3].y = 0.31;geometry_msgs::PolygonStamped poly;poly.header.stamp = current_time;poly.header.frame_id = "base_link";  // 多边形相对于base_link来描述poly.polygon.points.push_back(point[0]);poly.polygon.points.push_back(point[1]);poly.polygon.points.push_back(point[2]);poly.polygon.points.push_back(point[3]);poly_pub.publish(poly);}elseROS_INFO("Serial port communication failed!");write(sp, buffer(speed_buf, buffer_length));     // 速度控制信息写入串口last_time = current_time;ros::spinOnce();}   // end-whileiosev.run();}

参考：https://www.cnblogs.com/21207-iHome/p/8066135.html

https://blog.csdn.net/lxiaoxiaot/article/details/6779936