ROS 的 move_base 模块介绍

发布于:2025-07-06 ⋅ 阅读:(14) ⋅ 点赞:(0)
1. 系统介绍

move_base 是 ROS 导航栈(navigation stack)的核心组件,负责将机器人的导航目标(如目标位置或路径)转化为具体的运动指令。它通过整合全局路径规划器(Global Planner)、局部路径规划器(Local Planner)和代价地图(Costmap)等功能模块,实现从起点到目标点的自主导航。

  • 功能

    • 接收导航目标(通过 move_base_simple/goal 话题或 Action 接口)。

    • 使用全局路径规划器计算从当前位置到目标位置的路径。

    • 使用局部路径规划器根据传感器数据实时调整路径。

    • 发布运动指令(通过 cmd_vel 话题)。

    • 提供恢复行为(Recovery Behaviors),以应对路径受阻等情况。

  • 工作流程

    1. 加载地图(通过 map_server)。

    2. 启动 move_base 节点,加载相关插件(如代价地图、路径规划器等)。

    3. 接收导航目标,全局路径规划器计算路径。

    4. 局部路径规划器根据传感器数据实时调整路径。

    5. 发布运动指令,驱动机器人移动。

2. 模块之间的关系

move_base 的架构基于插件机制,各个模块通过 ROS 的话题、服务和 Action 接口进行通信。以下是主要模块及其关系:

  • 全局路径规划器(Global Planner)

    • 负责计算从起点到目标点的全局路径。

    • 常见实现包括 navfn(基于 Dijkstra 算法)和 global_planner(支持多种算法)。

    • 将计算好的路径发送给局部路径规划器。

  • 局部路径规划器(Local Planner)

    • 根据全局路径和传感器数据(如激光雷达数据)实时调整路径。

    • 常见实现包括 dwa_local_planner(动态窗口方法)和 teb_local_planner(时间弹性带方法)。

    • 发布运动指令(如速度和方向)。

  • 代价地图(Costmap)

    • 用于表示环境中障碍物的分布。

    • 包括全局代价地图(描述全局环境)和局部代价地图(描述机器人周围的局部环境)。

    • 为路径规划器提供环境信息。

  • 恢复行为(Recovery Behaviors)

    • 当机器人遇到障碍物导致路径受阻时,执行恢复行为。

    • 常见行为包括清除代价地图中的障碍物信息(clear_costmap_recovery)和旋转以寻找新的路径(rotate_recovery)。

  • TF(Transform)

    • 提供坐标变换信息,用于将传感器数据和机器人的位置信息转换到统一的坐标系。

  • AMCL(Adaptive Monte Carlo Localization)

    • 提供机器人的全局定位信息(如 map->odom 的变换),帮助机器人确定自身在地图中的位置。

  • map_server

    • 提供地图数据,供全局路径规划器使用。

这些模块通过 ROS 的通信机制(如话题发布/订阅、服务调用和 Action 接口)紧密协作,共同完成机器人的导航任务。


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