农产品网站开发,定制v软件免费下载,x网站免费模板,数据库网页制作教程目录 0 专栏介绍1 ROS2路径平滑器介绍2 平滑器插件编写模板2.1 构造平滑器插件类2.2 注册并导出插件2.3 编译与使用插件 3 基于B样条曲线的路径平滑 0 专栏介绍
本专栏旨在通过对ROS2的系统学习#xff0c;掌握ROS2底层基本分布式原理#xff0c;并具有机器人建模和应用ROS2… 目录 0 专栏介绍1 ROS2路径平滑器介绍2 平滑器插件编写模板2.1 构造平滑器插件类2.2 注册并导出插件2.3 编译与使用插件 3 基于B样条曲线的路径平滑 0 专栏介绍
本专栏旨在通过对ROS2的系统学习掌握ROS2底层基本分布式原理并具有机器人建模和应用ROS2进行实际项目的开发和调试的工程能力。
详情《ROS2从入门到精通》 1 ROS2路径平滑器介绍
路径平滑器(smoother)是Nav2中的一个任务服务器它实现了nav2_behavior_tree::SmoothPath接口主要负责改善路径的平滑度或质量Nav2中默认的平滑器包括
名称作者介绍Simple SmootherSteve Macenski为不可行的2D规划器提供更平滑的简单路径Constrained SmootherMatej Vargovcik与Steve Macenski使用约束问题求解器优化各种标准如平滑度或与障碍物的距离的路径平滑器保持最小转弯半径Savitzky-Golay SmootherSteve Macenski使用Savitzky-Golay滤波器通过数字信号处理平滑路径以去除路径中的噪声。
本文介绍路径平滑器插件的编写范式并提供一个全新的基于B样条曲线平滑的插件
2 平滑器插件编写模板
2.1 构造平滑器插件类
所有路径平滑插件的基类是nav2_core::Smoother该基类提供了7个纯虚方法来实现控制器插件一个合法的平滑器插件必须覆盖这7个基本方法
configure()在平滑器服务器进入on_configure状态时会调用此方法此方法执行ROS2参数声明和平滑器成员变量的初始化activate()在平滑器服务器进入on_activate状态时会调用此方法此方法实现平滑器进入活动状态前的必要操作deactivate()在平滑器服务器进入on_deactivate状态时会调用此方法此方法实现平滑器进入非活动状态前的必要操作cleanup()在平滑器服务器进入on_cleanup状态时会调用此方法此方法清理为平滑器创建的各种资源smooth()接受一个原始路径并提供具体的平滑实现
按照上述标准本文案例中B样条平滑器的基本成员函数和变量如下所示
namespace nav2_smoother
{class BSplineSmoother : public nav2_core::Smoother{public:/*** brief A constructor for nav2_smoother::BSplineSmoother*/BSplineSmoother() default;/*** brief A destructor for nav2_smoother::BSplineSmoother*/~BSplineSmoother() override default;void configure(const rclcpp_lifecycle::LifecycleNode::WeakPtr ,std::string name, std::shared_ptrtf2_ros::Buffer,std::shared_ptrnav2_costmap_2d::CostmapSubscriber,std::shared_ptrnav2_costmap_2d::FootprintSubscriber) override;void cleanup() override { costmap_sub_.reset(); }void activate() override { RCLCPP_WARN(logger_, Using: B-spline smoother); }void deactivate() override {}/*** brief Method to smooth given path** param path In-out path to be smoothed* param max_time Maximum duration smoothing should take* return If smoothing was completed (true) or interrupted by time limit (false)*/bool smooth(nav_msgs::msg::Path path,const rclcpp::Duration max_time) override;std::shared_ptrtrajectory_generation::BSpline bspline_gen_;std::shared_ptrnav2_costmap_2d::CostmapSubscriber costmap_sub_;rclcpp::Logger logger_{rclcpp::get_logger(BSplineSmoother)};};
} 2.2 注册并导出插件
在创建了自定义平滑器的前提下需要导出该平滑器插件以便平滑器服务器可以在运行时正确地加载。在ROS2中插件的导出和加载由pluginlib处理。 源文件配置导出宏 #include pluginlib/class_list_macros.hpp
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(nav2_smoother::BSplineSmoother, nav2_core::Smoother)配置插件描述文件xxx_smoother.xml例如本案例为bspline_smoother.xml文件。此XML文件包含以下信息 library path插件库名称及其位置class name平滑算法类的名称class type平滑算法类的类型base class平滑基类的名称统一为nav2_core::Smootherdescription插件的描述。 实例如下 class_librarieslibrary pathbspline_smootherclass typenav2_smoother::BSplineSmoother namebspline_smoother/BSplineSmoother base_class_typenav2_core::SmootherdescriptionB-Spline smoother/description/class/library
/class_libraries配置CMakeLists.txt文件 使用cmake函数pluginlib_export_plugin_description_file()来导出插件。这个函数会将插件描述文件安装到install/share目录中并设置ament索引以使其可被发现实例如下 pluginlib_export_plugin_description_file(nav2_core bspline_smoother.xml)配置package.xml描述文件实例如下 exportbuild_typeament_cmake/build_typenav2_core plugin${prefix}/bspline_smoother.xml /
/export2.3 编译与使用插件
编译该插件软件包接着通过配置文件使用插件。
参数的传递链如下首先在simulation.launch.py中引用配置文件navigation.yaml
declare_params_file_cmd DeclareLaunchArgument(params_file,default_valueos.path.join(simulation_dir, config, navigation.yaml),descriptionFull path to the ROS2 parameters file to use for all launched nodes)接着在navigation.yaml中修改插件配置默认如下用的是SimpleSmoother插件
smoother_server:ros__parameters:use_sim_time: Truesmoother_plugins: [simple_smoother]simple_smoother:plugin: nav2_smoother::SimpleSmoothertolerance: 1.0e-10max_its: 1000do_refinement: True将上述替换为自己的插件本案例为
smoother_server:ros__parameters:use_sim_time: Truesmoother_plugins: [simple_smoother]simple_smoother:plugin: bspline_smoother/BSplineSmoother接着运行即可看到平滑算法被替换
3 基于B样条曲线的路径平滑
B样条曲线是一种用于表示和描绘曲线的数学工具它在计算机图形学、计算机辅助设计、计算机动画和数值分析等领域得到广泛应用。其名称中的B代表了基本(basis)而样条则是在各个领域中广泛应用的一种绘制曲线的技术例如计算机图形学、物理学模拟、金融和经济分析等。在计算机图形学中样条通常用于创建平滑的曲线和曲面以便在三维场景中呈现出更真实的效果。在物理学模拟中样条可用于描述物体的运动轨迹和变形过程。 具体算法原理请参考
曲线生成 | 图解B样条曲线生成原理(基本概念与节点生成算法)曲线生成 | 图解B样条曲线生成原理(附ROS C/Python/Matlab仿真)
平滑器的效果如下所示其中红色是原始A*算法的规划路径绿色是B样条曲线平滑后的路径 完整代码通过下方博主名片联系获取 更多精彩专栏
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