ROS编程（ETH）2018更新版习题说明（三）

习题3

课程要点：

- ROS发布器

-rqt用户界面

- TF转换系统（可选）

- 机器人模型（URDF）（可选）

- 仿真描述（SDF）（可选）

--练习--

本课练习的目标是实现Husky机器人闭环控制。 首先，从激光扫描中获取支柱（singlepillar）的位置，然后控制机器人，使其行驶到支柱附近。

1. 修改上次练习中的启动文件，以便：

a.  键盘遥控节点删除（keyboard twist node）。

b.  $（find husky_highlevel_controller）/worlds/singlePillar.world作为世界环境加载，将singlePillar.world文件从RSL主页上下载Zip文件并复制到该文件夹。

A:  提示与结果

launch

output="screen" launch-prefix="gnome-terminal --command">

world

model://sun

model://ground_plane

20 5 0.5 0 -0 0

1

0.145833

0

0

0.145833

0

0.125

0.2

2

10

0.2

2

0

0

2. 从激光扫描中提取支柱相对于机器人的位置信息。

A: 这里只有一个支柱 ( 类似实验2 )

HuskyHighlevelController.hpp

//------Pillar info----

pillar position

float x_pillar;

float y_pillar;

// the orientation of the pillar with respect to the x_axis

float alpha_pillar;

HuskyHighlevelController.cpp

int arr_size = floor((scan_msg.angle_max-scan_msg.angle_min)/scan_msg.angle_increment);

for (int i=0 ; i< arr_size ;i++)

{

if (scan_msg.ranges[i] < smallest_distance)

{

smallest_distance = scan_msg.ranges[i];

alpha_pillar = (scan_msg.angle_min + i*scan_msg.angle_increment);

}

}

//Pillar Husky offset pose

x_pillar = smallest_distance*cos(alpha_pillar);

y_pillar = smallest_distance*sin(alpha_pillar);

//cout<<"cout Minimum laser distance(m): "<

//ROS_INFO_STREAM("ROS_INFO_STREAM Minimum laser distance(m): "<

//ROS_INFO("Pillar laser distance(m):%lf", smallest_distance);

ROS_INFO("Pillar offset angle(rad):%lf", alpha_pillar);

ROS_INFO("pillar x distance(m):%lf", x_pillar);

ROS_INFO("pillar y distance(m):%lf", y_pillar);

3. 在创建一个发布者到主题 /cmd_vel 上，以便能够向Husky发送速度指令（twist），需要将geometry_msgs作为依赖项添加到CMakeLists.txt和package.xml（与sensor_msgs的结构相同）。 （参考讲座2，第18幻灯片）

A:

CMakeLists

## Find catkin macros and libraries

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS

roscpp

sensor_msgs

geometry_msgs

)

## DEPENDS: system dependencies of this project that dependent projects also need

catkin_package(

INCLUDE_DIRS

include

# LIBRARIES

CATKIN_DEPENDS

roscpp

sensor_msgs

geometry_msgs

# DEPENDS

)

package

husky_highlevel_controller

0.1.0

The husky_highlevel_controller package

Dominic Jud

BSD

Dominic Jud

catkin

roscpp

sensor_msgs

geometry_msgs

4. 编写一个简单的P控制器，使Husky行驶到支柱附件。 注意，使用ROS参数修改控制器增益（参考讲座2，第21幻灯片）， 将代码写入到激光扫描主题的回调函数中。

A:

hpp

//----Subscribers----// // subscriber to /scan topic

ros::Subscriber scan_sub_;

std::string subscriberTopic_;

//------Pillar info----pillar position

float x_pillar;

float y_pillar;

// the orientation of the pillar with respect to the x_axis

float alpha_pillar;

//-----Publishers-----publisher to /cmd_vel

ros::Publisher cmd_pub_;

//------msgs-------twist

msggeometry_msgs::Twist vel_msg_;

cpp

//P-Controller to drive husky towards the pillar

//propotinal gain

float p_gain_vel = 0.1;

float p_gain_ang = 0.4;

if(x_pillar>0.2)

{

if (x_pillar <= 0.4 )

{

vel_msg_.linear.x = 0;

vel_msg_.angular.z = 0;

}

else

{

vel_msg_.linear.x = x_pillar * p_gain_vel ;

vel_msg_.angular.z = -(y_pillar * p_gain_ang) ;

}

}

else

{

vel_msg_.linear.x = 0;

vel_msg_.angular.z = 0;

}

cmd_pub_.publish(vel_msg_);

5. 将一个RobotModel插件添加到RViz，可视化Husky机器人。 （参考讲座3，第17幻灯片）

A:

6. 将一个TF显示插件添加到RViz。 （参考讲座3，第7幻灯片）

A:

7. 发布RViz的可视化标记，显示支柱的估计位置。 两种方式如下：

（简易）将激光帧中的点作为RViz标记发布。 RViz会自动将标记转换为odom坐标。

参考：http://wiki.ros.org/rviz/DisplayTypes/Marker

（困难）实现一个TF监听器，将提取的点从激光帧变换到odom帧。

参考：http://wiki.ros.org/tf/Tutorials/Writing%20a%20tf%20listener%20%28C%2B%2 B％29

在odom坐标中将该点作为RViz标记发布。参考：http://wiki.ros.org/rviz/DisplayTypes/Marker

A:

cpp

//RViz Marker

marker.header.frame_id = "base_laser"; //base no

marker.header.stamp = ros::Time();

marker.ns = "pillar";

marker.id = 0;

marker.type = visualization_msgs::Marker::SPHERE;

marker.action = visualization_msgs::Marker::ADD;

marker.pose.position.x = x_pillar;

marker.pose.position.y = y_pillar;

marker.scale.x = 0.2;

marker.scale.y = 0.2;

marker.scale.z = 2.0;

marker.color.a = 1.0; // Don't forget to set the alpha!

marker.color.r = 0.1;

marker.color.g = 0.1;

marker.color.b = 0.1;

vis_pub_.publish(marker);

对比如下两图差异：

原图（选自原文档中）：

--评分标准--

启动launch文件。 Husky应该向支柱驶去。

1. Husky正常行驶[20％]

2. Husky到达支柱附近[30％]

查看RViz配置（TF、机器人模型和激光扫描均正常显示）。[20％]

可视化标记正确显示在RViz中。[30％]

--End--

机器人

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