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File metadata and controls

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pb2025_sentry_nav

License: MIT Build

仍在开发中，更新频率较快且不稳定，不考虑向前兼容。请谨慎使用

深圳北理莫斯科大学 北极熊战队 2025赛季哨兵导航仿真/实车包

rmul_2024 小陀螺 rmuc_2024 赛博飞坡 + 先验 pcd 里程计
spin_nav.gif rmuc_fly.gif
NAV2
rmuc_lidar_on_chassis_nav

一. 项目介绍

本项目基于 NAV2 导航框架 并参考学习了 autonomous_exploration_development_environment 的设计。

  • 关于坐标变换：

    本项目大幅优化了坐标变换逻辑，考虑雷达原点 lidar_odom 与 底盘原点 odom 之间的变换

    mid360 倾斜侧放在底盘上，使用 point_lio 里程计，small_gicp 重定位，loam_interface 会将 point_lio 输出的 /cloud_registered 从 lidar_odom 系转换到 odom 系，sensor_scan_generation 将 odom 系的点云转换到 front_mid360 系，并发布变换 odom -> chassis。

    frames_2024_11_16

  • 关于路径规划：

    使用 NAV2 默认的 Global Planner 作为全局路径规划器，pb_omni_pid_pursuit_controller 作为路径跟踪器。

  • namespace：

    为了后续拓展多机器人，本项目引入 namespace 的设计，与 ROS 相关的node, topic, action 等都加入了 namespace 前缀。如需查看 tf tree，请使用命令 ros2 run rqt_tf_tree rqt_tf_tree --ros-args --remap /tf:=/red_standard_robot1/tf --remap /tf_static:=/red_standard_robot1/tf_static

  • LiDAR:

    Livox mid360 倾斜侧放在底盘上。

    注：仿真环境中，实际上 point pattern 为 velodyne 样式的机械式扫描。此外，由于仿真器中输出的 PointCloud 缺少部分 field，导致 pointlio 无法正常估计状态，故仿真器输出的点云经过 ign_sim_pointcloud_tool 处理添加 time field。

二. 环境配置

  1. 安装 Livox SDK2

    git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK2.git
cd ./Livox-SDK2/
mkdir build
cd build
cmake .. && make -j
sudo make install

  2. 安装 small_icp

    sudo apt install -y libeigen3-dev libomp-dev

git clone https://github.com/koide3/small_gicp.git
cd small_gicp
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release && make -j
sudo make install

  3. 克隆仓库

    mkdir -p ~/ros_ws/src
cd ~/ros_ws/src
    git clone --recursive https://github.com/LihanChen2004/pb2025_sentry_nav.git

  4. 安装依赖

    cd ~/ros_ws
rosdep install -r --from-paths src --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO -y

  5. 下载先验点云

    先验点云用于 point_lio 和 small_gicp，由于点云文件体积较大，故不放在 git 中，请前往 FlowUs 下载。

    当前 point_lio with prior_pcd 在 rmuc_2024 的效果并不好，比不带先验点云更容易飘，待 debug 优化。可以选择不使用先验点云，只需要到 point_lio.yaml 中将 prior_pcd.enable 设置为 False 即可。

  6. 编译

    colcon build --symlink-install --cmake-args -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

三. 运行

3.1 Navigation2 Framework

后续的开发将基于 Navigation2 进行。

可使用以下命令启动，在 RViz 中使用 Nav2 Goal 插件发布目标点。

  • 仿真 - 单机器人

    ros2 launch pb2025_nav_bringup rm_sentry_simulation_launch.py \
world:=rmul_2024 \
slam:=False

  • 仿真 - 多机器人（未完全完成，不建议使用）

    当前指定的初始位姿实际上是无效的

    TODO: 加入 map -> odom 的变换和初始化

    ros2 launch pb2025_nav_bringup rm_multi_sentry_simulation_launch.py \
world:=rmul_2024 \
robots:=" \
red_standard_robot1={x: 0.0, y: 0.0, yaw: 0.0}; \
blue_standard_robot1={x: 5.6, y: 1.4, yaw: 3.14}; \
"

  • 实车

    注意修改 world 参数为实际地图的名称

    ros2 launch pb2025_nav_bringup rm_sentry_reality_launch.py \
world:=<YOUR_WORLD_NAME> \
slam:=True

参数说明

  • world : 仿真世界名，关联栅格地图与先验点云图的读取。

    1. 仿真时可选项为 rmul_2024 or rmuc_2024。

    2. 实车时 world 参数名称与栅格地图与先验点云图的文件名称一致。

  • slam: 若为 True，则为建图模式，否则为有先验信息的导航模式。

    1. 由于没有先验点云图，故禁用 small_gicp_relocalization，发布 map -> odom 静态变换。

    2. 自动覆写 point_lio 参数 pcd_save.pcd_save_en 为 True，以便保存点云文件。

3.2 CMU Navigation Demo（停止维护）

Note

经过一个多月的尝试，考虑到代码的拓展性和可维护性，最终决定放弃 CMU 的导航框架，转而使用 ROS2 的 Navigation2。 但我们保留了 CMU Local Planner 局部路径规划的 demo，仅限雷达放置在 gimbal_yaw 时可正常使用。

可使用以下命令启动，然后在 RViz 中使用 Waypoint 插件发布目标点，或使用 PS3/4 手柄控制机器人。

ros2 launch pb2025_nav_bringup demo_cmu_launch.py \
world:=rmul_2024

3.3 手柄控制

默认情况下，PS4 手柄控制已开启。键位映射关系详见 nav2_params.yaml 中的 teleop_twist_joy_node 部分。

左肩键：安全按键，按下后才会发布控制指令到 cmd_vel
右肩键：加速按键，按下后会使速度控制指令变为原先的两倍
左摇杆：发布线速度
右摇杆：发布角速度

TODO

  • 优化 lidar_odom 和 odom 的关系。目前可以看到机器人底盘实际上是沉在地图下的，雷达与地图高度重合

  • 加入 small_gicp 的重定位模块

  • 编写实车 launch file 并验证

  • 加入 fake_vel_transform，应对云台旋转时，速度参考系变化剧烈的情况

  • 优化 pb_omni_pid_pursuit_controller，加入对高曲率路径的速度限制处理

  • 加入点云分割，支持动态避障