【6. 激光雷达接入ROS】

news/2024/11/22 16:59:42/

欢迎大家阅读2345VOR的博客【6. 激光雷达接入ROS】🥳🥳🥳
2345VOR鹏鹏主页： 已获得CSDN《嵌入式领域优质创作者》称号👻👻👻，座右铭：脚踏实地，仰望星空🛹🛹🛹
🎏🎏主要开发专栏🎏🎏
《arduino学习》：学习最简单开源便利的单片机Arduino，与时俱进😆😆😆
《Arduino编程参考》：本专栏围绕Arduino语法和Arduino库使用开发；🌻🌻🌻
《 Arduino小项目开发》：本专栏围绕Arduino生态结合实际需求设计综合的小项目开发。🌼🌼🌼
《HomeAssistant》：介绍homeassistant中基本开发， 重点设计esphome和nodered开发，包含小爱同学打印机等诸多设备添加。🎉🎉🎉
本文章属于《Ubuntu学习》和《ROS机器人学习》
：围绕Ubuntu系统基本配置及相关命令行学习记录！机器人操作系统 (ROS) 是一组软件库和工具，可帮助您构建机器人应用程序。👍👍👍

1. 前言

Ubuntu环境搭建
【经典Ubuntu20.04版本U盘安装双系统教程】
【Windows10安装或重装ubuntu18.04双系统教程】
【Ubuntu同步系统时间】
【Ubuntu中截图工具】
【Ubuntu安装QQ】
【Ubuntu安装后基本配置】
【Ubuntu启动菜单的默认项】
【ubuntu系统中修改hosts配置】
【18.04Ubuntu中解决无法识别显示屏】
ROS学习笔记
【1. Ubuntu18.04安装ROS Melodic】
【2. 在Github上寻找安装ROS软件包】
【3. 初学ROS，年轻人的第一个Node节点】
【4. ROS的主要通讯方式：Topic话题与Message消息】
【5. ROS机器人的运动控制】

接下来学习激光雷达如何接入ros机器人，激光雷达是用来探测周围障碍物的分布状况！
在这里插入图片描述

2. 激光雷达分类

其按照测量的维度可以分为单线雷达和多线雷达

在这里插入图片描述
按照测量原理分为三角测距雷达和TOF雷达

在这里插入图片描述
根据工作方式分为机械旋转雷达和固态雷达

在这里插入图片描述
激光雷达虽各有不同，但是在ROS中呈现的数据格式是一样的，只是在数据完整度和精度上会有所差异。下面就选取TOF激光雷达作为例子

3. TOF和三角测距激光雷达

3.1 何为飞行时间测距(TOF)?

简单来说，就是计算光的“飞行时间”。

在这里插入图片描述

由激光器发射一个激光脉冲，通过计时器记录下光的出射和回返的时间，两个时间相减即可得到光的“飞行时间”，而光速是固定的，根据已知速度和时间就可以计算出距离。

3.2 何为三角测距?

三角测距采用激光器发射激光，在照射到物体之后，反射光会由线性CCD接收，因为激光器和探测器间隔了一段距离，所以根据光学路径，不同距离的物体将会在CCD上成像在不同的位置，按照三角公式进行计算，就可以推导出被测物体的距离。
在这里插入图片描述

3.3 激光雷达测距

TOF激光雷达计算如下
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4. 使用RViz观测传感器数据

RViz这个工具的全名叫做 The Robot Visualization Tool

在这里插入图片描述

4.1 运行模板样机

打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rviz

首先把这个Fixed Frame修改成base_footprint

在这里插入图片描述
状态栏添加机器人模型，最后点击ok
在这里插入图片描述
选择激光雷达的话题名称/scan

在这里插入图片描述
调整size为0.03
在这里插入图片描述
调整RViz和Gazebo分屏

在这里插入图片描述
Gazebo是模拟真实机器人发出传感器数据的工具
RViz显示的是机器人实际能探测到的环境状况
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
另外一点就是RViz并不参与机器人算法的运行，它只是一个为了方便人类进行观测的工具而已
即使没有RViz，也不影响机器人的ROS系统的运行
只有需要观察某些数据实时变化的时候，才会打开RViz
下面添加虚拟环境的圆柱体障碍物
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4.2 保存RViz配置

点击file菜单，选择Save Config As
在这里插入图片描述
选择保存地址，方便后期直接加载
在这里插入图片描述
然后关闭所有终端
打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rviz

然后在RViz中的file菜单，选择Open Config
在这里插入图片描述
然后选择刚保存的位置

在这里插入图片描述

4.3 自动加载rviz配置文件

还可以在launch文件里自动加载rviz配置文件
先关闭RViz，然后打开终端输入

roslaunch wpr_simulation wpb_rviz.launch

在这里插入图片描述
关闭摄像头，保留激光雷达
在这里插入图片描述
调整视角
在这里插入图片描述

5. ROS系统中的激光雷达消息包格式

5.1 运行模板样机

打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
roslaunch wpr_simulation wpb_rviz.launch

在这里插入图片描述

在Gazebo中围绕机器人堆积障碍物
在这里插入图片描述

5.2 sensor_msgs中Laserscan_msgs消息属性

进入ROS Index官网搜索sensor_msgs
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
进入website
在这里插入图片描述
在消息中找到LaserScan
在这里插入图片描述
这就打开了激光雷达消息包的格式定义

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

5.3 查看scan消息

新开终端输入

rostopic echo /scan --noarr

在这里插入图片描述
显示对比

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

6. 用C++获取ROS激光雷达数据节点

6.1 运行模板样机

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrunwpr_simulation deno_lidar_data

在这里插入图片描述

6.2 构思功能的思路和步骤

构思
在这里插入图片描述
实现步骤

  1. 构建一个新的软件包，包名叫做lidar_pkg。
  2. 在软件包中新建一个节点，节点名叫做lidar_node。
  3. 在节点中，向ROS大管家NodeHandle申请订阅话题/scan，并设置回调函数为LidarCallback()。
  4. 构建回调函数LidarCallback(),用来接收和处理雷达数据。
  5. 调用ROS_INFO()显示雷达检测到的前方障碍物距离。

6.3 创建lidar_pkg包

在工作空间src文件创建基于sensor_msgs模板的lidar_pkg

cd ~/catkin_ws/src/
catkin_create_pkg lidar_pkg roscpp rospy sensor_msgs

在这里插入图片描述
在lidar_pkg文件夹下src中创建lidar_node.cpp
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

6.4 编写订阅者节点

lidar_node源码

#include <ros/ ros.h>
#include <sensor msgs/Laserscan.h>
void Lidarcallback(const sensor_msgs::LaserScan msg)
{float fMidDist = msg.ranges[180] ;ROS_INFO("前方测距ranges [180]=%f 米", fMidDist);
}
int main(int argc,char *argv[])
{setlocale(LC_ALL, "" );ros::init(argc, argv,"lidar_node" );ros::NodeHandle n;ros::Subscriber lidar_sub = n.subscribe( " /scan", 10, &LidarCallback);ros::spin();return 0;
}

ctrl+s快捷保存

6.5 设置C++编译规则

打开CMake文件


add_executable(lidar_node src/lidar_node.cpp)
target_link_libraries(lidar_node${catkin_LIBRARIES}
)

ctrl+s快捷保存
在这里插入图片描述
ctrl+shift+b快捷编译

6.6 编译运行lidar_node节点

编译，打开终端

cd ~/catkin_ws/
catkin_make

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrun lidar_pkg lidar_node

在这里插入图片描述
前方距离2.6m，然后在Gazebo中调整书柜，选择移动靠近机器人
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可参照可以打开.wpr_simulation里的demo_lidar_data.cpp文件

在这里插入图片描述

7. 用python获取ROS激光雷达数据节点

7.1 运行模板样机

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrun wpr_simulation deno_lidar_data.py

在这里插入图片描述

7.2 构思功能的思路和步骤

构思
在这里插入图片描述
实现步骤

  1. 构建一个新的软件包，包名叫做lidar_pkg。
  2. 在软件包中新建一个节点，节点名叫做lidar_node.py。
  3. 在节点中，向ROS大管家rospy申请订阅话题/scan，并设置回调函数为LidarCallback()。
  4. 构建回调函数LidarCallback()，用来接收和处理雷达数据。
  5. 调用loginfo()显示雷达检测到的前方障碍物距离。

7.3 创建lidar_pkg包

在工作空间src文件创建基于sensor_msgs模板的lidar_pkg，编译

cd ~/catkin_ws/src/
catkin_create_pkg lidar_pkg roscpp rospy sensor_msgs
cd ..
catkin_make

在这里插入图片描述

在lidar_pkg文件夹下新建script文件夹中创建lidar_node.py
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

7.4 编写订阅者节点

先引入python包，设置中文utf-8显示

  • ros>=20.04,采用python3
  • ros<20.04,采用python

lidar_node.py源码

#!/usr/bin/env python3
#coding=utf-8
import rospy
from sensor_msgs.msg import LaserScan
def Lidarcallback(msg):dist = msg.ranges [ 180]rospy.loginfo("前方测距 ranges [ 180] = %f 米" , dist)
if _name ="_main_":rospy.init_node( "lidar_node" )lidar_sub = rospy.Subscriber( " /scan" ,LaserScan,Lidarcallback,queue_size=10)rospy.spin()

ctrl+s快捷保存

7.5 添加可执行的权限

在所在文件夹打开终端

cd catkin_ws/src/lidar_pkg/scripts/
ls
chmod +x lidar_node.py
ls

文件名变成绿色表示权限添加成功

在这里插入图片描述

7.6 运行lidar_node节点

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrun lidar_pkg lidar_node.py

在这里插入图片描述

前方距离2.6m，然后在Gazebo中调整书柜，选择移动靠近机器人
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可参照可以打开wpr_simulation里的script文件夹中创建lidar_node.py

在这里插入图片描述

8. 用C++编写激光雷达避障节点

在这里插入图片描述
基于前面学习的机器人运动控制和激光雷达数据，下面将联系这两点编写激光雷达避障节点

8.1 构思功能的思路和步骤

  1. 让大管家NodeHandle 发布速度控制话题/cmd_vel 。
  2. 构建速度控制消息包vel_cmd。
  3. 根据激光雷达的测距数值，实时调整机器人运动速度，避开障碍物。

8.2 修改lidar_node.cpp

在这里插入图片描述
见6.4源码
修改成如下lidar_node源码

#include <ros/ ros.h>
#include <sensor msgs/Laserscan.h>
#include <geometry msgs/Twist.h>
ros::Publisher vel_pub;void Lidarcallback(const sensor_msgs::LaserScan msg)
{float fMidDist = msg.ranges[180] ;ROS_INFO("前方测距ranges [180]=%f 米", fMidDist);geometry msgs::Twist vel_cmd ;if( fMidDist< 1.5){vel_cmd.angular.z = 0.3;}else{vel_cmd.linear.x = 0.05;}vel_pub.publish(vel_cmd);}
int main(int argc,char *argv[])
{setlocale(LC_ALL, "" );ros::init(argc, argv,"lidar_node" );ros::NodeHandle n;ros::Subscriber lidar_sub = n.subscribe( " /scan", 10, &LidarCallback);ros::spin();return 0;
}

ctrl+s快捷保存

ctrl+shift+b快捷编译
在这里插入图片描述

8.4 运行lidar_node节点

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrun lidar_pkg lidar_node

在这里插入图片描述
机器人撞到障碍物，机器人有宽度

8.4 优化避障策略

当机器人检测前方障碍物时，最简单把转弯角度调大一点，原地转弯
lidar_node源码

#include <ros/ ros.h>
#include <sensor msgs/Laserscan.h>
#include <geometry msgs/Twist.h>
ros::Publisher vel_pub;
int ncount = 0;void Lidarcallback(const sensor_msgs::LaserScan msg)
{float fMidDist = msg.ranges[180] ;ROS_INFO("前方测距ranges [180]=%f 米", fMidDist);if(ncount > 0){ncount--;return;}geometry msgs::Twist vel_cmd ;if( fMidDist< 1.5){vel_cmd.angular.z = 0.3;ncount = 50;}else{vel_cmd.linear.x = 0.05;}vel_pub.publish(vel_cmd);}
int main(int argc,char *argv[])
{setlocale(LC_ALL, "" );ros::init(argc, argv,"lidar_node" );ros::NodeHandle n;ros::Subscriber lidar_sub = n.subscribe( " /scan", 10, &LidarCallback);ros::spin();return 0;
}

ctrl+s快捷保存

ctrl+shift+b快捷编译
然后在调试就OK啦
可参照开源项目wpr_simulation下的src文件夹的demo_lidar_behavior.cpp

在这里插入图片描述

9. 用python编写激光雷达避障节点

9.1 构思功能的思路和步骤

构思
在这里插入图片描述
实现步骤

  1. 让大管家rospy 发布速度控制话题/cmd_vel 。
  2. 构建速度控制消息包vel_cmd。
  3. 根据激光雷达的测距数值，实时调整机器人运动速度，避开障
    碍物。

9.2 修改lidar_node.py

打开7.4编写lidar_node.py
在这里插入图片描述

lidar_node.py源码

#!/usr/bin/env python3
#coding=utf-8
import rospy
from sensor_msgs.msg import LaserScan
from geometry_msgs.msg import Twistcount =0def Lidarcallback(msg):global vel_pubglobal countdist = msg.ranges [ 180]rospy.loginfo("前方测距 ranges [ 180] = %f 米" , dist)if count > 0:count = count - 1returnvel_cmd = Twist()if dist< 1.5:vel_cmd .angular.z = 0.3else:vel_cmd.linear.x = 0.05vel_pub.publish(vel_cmd)if _name ="_main_":rospy.init_node( "lidar_node" )lidar_sub = rospy.Subscriber( " /scan" ,LaserScan,Lidarcallback,queue_size=10)vel_pub = rospy.Publisher( " /cmd_vel" ,Twist , queue_size=10)rospy.spin()

ctrl+s快捷保存

6.6 运行lidar_node节点

采用wpr_simulation开源工程，打开三个终端分别运行三条指令

roscore
roslaunch wpr_simulation wpb_simple.launch
rosrun lidar_pkg lidar_node.py

在这里插入图片描述
可参照可以打开wpr_simulation里的script文件夹中demo_lidar_behavior.py
在这里插入图片描述

10. 总结

本节学习了ROS机器人的激光雷达原理和数据查看，尝试C++和python两种语言编写，并且结合前面的机器人运动编写了避障节点，接下来会介绍机器人的IMU传感器的操作。🎉🎉🎉


http://www.ppmy.cn/news/58068.html

相关文章

维度表设计方法

维度表设计方法

第一步&#xff1a;选择维度或新建维度。作为维度建模的核心&#xff0c;在企业级数 据仓库中必须保证维度的唯一性。以淘宝商品维度为例&#xff0c;有且只允许有 一个维度定义。 第二步&#xff1a;确定主维表。此处的主维表一般是 ODS 表&#xff0c;直接与业务 系统同步。以…
阅读更多...
聚观早报|苹果版余额宝四天吸金69亿；​微软拟推出私有版ChatGPT

聚观早报|苹果版余额宝四天吸金69亿；​微软拟推出私有版ChatGPT

今日要闻&#xff1a;苹果版余额宝四天吸金69亿元&#xff1b;称微软拟推出私有版ChatGPT&#xff1b;特斯拉上调Model 3、Model Y售价&#xff1b;好莱坞编剧将举行15年来首次罢工&#xff1b;字节跳动要在美国卖书了 苹果版余额宝四天吸金69亿元 早些时候&#xff0c;苹果推…
阅读更多...
【python知识】__init__.py的来龙去脉

【python知识】__init__.py的来龙去脉

目录 一、说明 二、包-模块-函数结构 2.1 包、模块、函数的关系 2.2 __init__.py的角色 2.3 识别包 三、__init__.py的功效 3.1 建立一个工程包 3.2 用__init__.py简化工程包 3.3 过滤 3.4 设置顶级全局变量 四、其它更多用法 4.1 高级应用 4.3 Python 3.3 及更高…
阅读更多...
【Python】序列类型①-列表

【Python】序列类型①-列表

文章目录 1. 前言2. 列表的定义3. 列表的下标访问3.1 嵌套列表的下标 4. 列表的切片操作5. 列表的遍历5.1 使用for循环进行遍历5.2 while循环进行遍历 6.添加列表元素6.1 使用append方法添加元素6.2 使用insert方法添加元素 7. 列表的拼接7.1 使用 进行拼接7.2 使用extend 进行…
阅读更多...
语义分割学习笔记（五）U-net网络

语义分割学习笔记（五）U-net网络

推荐课程&#xff1a;U-Net网络结构讲解(语义分割)_哔哩哔哩_bilibili 感谢博主霹雳吧啦Wz 提供视频讲解和源码支持&#xff0c;真乃神人也&#xff01; 目录 1. U-net网络模型 2. 分割效果 3. U-Net源码解析(Pytorch版) 4. 测试结果 1. U-net网络模型 U-Net网络由两部分…
阅读更多...
部署LVS-DR集群

部署LVS-DR集群

引言 一、LVS-DR工作原理 LVS-DR&#xff08;Linux Virtual Server Director Server&#xff09;工作模式&#xff0c;是生产环境中最常用的一 种工作模式。 LVS-DR 模式&#xff0c;Director Server 作为群集的访问入口&#xff0c;不作为网关使用节点 Director Server 与 …
阅读更多...
做程序员需要什么基础？自学编程难度有多大？初级程序员的工资？程序员要学

做程序员需要什么基础？自学编程难度有多大？初级程序员的工资？程序员要学

今天呢 我来彻底讲一下学编程做程序员 大家最关心的4个问题 文章比较长 耐心看完 如果你打算做程序员 这篇文章一定会建立你的信心 并且给你一个正确的学习方向 第一程序员的学历要求 如果你想去百度腾讯华为 字节这种一线大厂做程序员 那你至少要二本以上学历 最好呢还是计算机…
阅读更多...
《算法训练营》语言基础(ﾟДﾟ

《算法训练营》语言基础(ﾟДﾟ

&#x1f442; 无论你多怪异我还是会喜欢你&#xff08;《刺客伍六七》动画推广版片尾曲&#xff09; - 周子琰 - 单曲 - 网易云音乐 一起补基础&#xff01; φ(゜▽゜*)♪ &#x1f442; My Nams Suzie - Susie/Farfashah …
阅读更多...
最新文章

Copyright @ 2022~2023