Turtlebot3实现自主导航

diannao/2025/9/28 5:17:54/文章来源:href="https://blog.51cto.com/u_14819979/14130004" target="_blank"

1. 素材准备

1.1 地图验证

在建图完成后（已生成完整地图），保存地图：

# 生成my_map.pgm（地图图像）和my_map.yaml（地图配置）
rosrun map_server map_saver -f ~/catkin_ws/map/my_map

检查地图质量：确保障碍物轮廓清晰，无大面积灰色未探索区域，如果有不清晰，可以编辑修订

1.2 环境配置

设置机器人型号（根据实际选择）：

# 配置车辆类型
export TURTLEBOT3_MODEL=waffle_pi 
# 安装局部路径规划器
sudo apt install ros-noetic-dwa-local-planner

Turtlebot3实现自主导航_move_base

2. 启动导航

2.1 节点启动

# 启动Gazebo环境
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_house.launch        
# 启动导航（此命令启动move_base（路径规划）、AMCL（自适应蒙特卡洛定位）和map_server（地图加载））
roslaunch turtlebot3_navigation turtlebot3_navigation.launch map_file:=$HOME/catkin_ws/src/maps/gmapping_house.yaml

Turtlebot3实现自主导航_gazebo_02

Turtlebot3实现自主导航_机器人_03

Turtlebot3实现自主导航_机器人_04

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2.2 RVIZ初始定位

在RVIZ中：点击 2D Pose Estimate → 在地图上长按机器人初始位置并拖拽方向（箭头代表机器人朝向）。

观察激光扫描线（白色）是否与地图墙壁重合，若不重合需重复定位直至匹配。

关键提示：定位后AMCL粒子（绿色箭头）会围绕机器人聚合，表示定位成功。

Turtlebot3实现自主导航_导航_07

2.3 参数说明

costmap参数（路径代价地图）：
local_costmap_params.yaml：减小inflation_radius（膨胀半径）使机器人行走的路径可以更贴近障碍物。
global_costmap_params.yaml：增大update_frequency（更新频率）提升实时性
调整AMCL粒子数（默认500）：

# amcl.launch中修改
<param name="max_particles" value="5000"/>  # 复杂环境增加粒子数提升定位精度

Turtlebot3实现自主导航_move_base_08

3. 执行导航

3.1 手动设置目标

在RVIZ中：点击 2D Nav Goal → 点击目标点并拖拽方向（箭头为终点朝向）。

机器人自动规划路径（蓝色线）并移动，避开动态障碍物（实时更新红色区域）

Turtlebot3实现自主导航_move_base_09

Turtlebot3实现自主导航_gazebo_10

Turtlebot3实现自主导航_move_base_11

Turtlebot3实现自主导航_goal_12

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3.2 终端设置

# 监听消息
rostopic echo /move_base/goal
#查看消息类型
rostopic info /move_base/goal
#查看消息格式
rosmsg show move_base_msgs/MoveBaseActionGoal
#发布目标位置消息
rostopic pub /move_base/goal move_base_msgs/MoveBaseActionGoal "
header:seq: 0stamp:secs: 0nsecs: 0frame_id: \"map\"
goal_id:stamp:secs: 0nsecs: 0id: \"\"
goal:target_pose:header:seq: 0stamp:secs: 0nsecs: 0frame_id: \"map\"pose:position:x: 1.0y: 1.0z: 0.0orientation:x: 0.0y: 0.0z: 0.7071w: 0.7071
" -1

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Turtlebot3实现自主导航_机器人_17

设置到一个去不了的位置（这个位置是垃圾桶的位置），会提示无法到达。

Turtlebot3实现自主导航_导航_18

3.3 代码设置

catkin_create_pkg nav rospy
cd nav
mkdir launch
mkdir scripts
touch scripts/set_goal.py
# 拷贝下面的launch内容
nano scripts/set_goal.py
# 增加下面的配置，以便编译时候自动拷贝launch scripts目录
nano CMakeLists.txt
install(DIRECTORY scripts launchDESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION}
)
# 编译
catkin_make_isolated --install --use-ninja
# 执行
roscd nav
python3 scripts/set_goal.py

#!/usr/bin/env python
import rospy
from move_base_msgs.msg import MoveBaseActionGoal, MoveBaseGoal 
from geometry_msgs.msg import PoseStamped, Point, Quaternion
from std_msgs.msg import Header
from actionlib_msgs.msg import GoalIDdef send_goal(pub, x, y, orientation):# 构建消息goal_msg = MoveBaseActionGoal()# 填充 header (frame_id 通常为 "map")goal_msg.header = Header()goal_msg.header.seq = 0goal_msg.header.stamp = rospy.Time.now()goal_msg.header.frame_id = "map"# 填充 goal_id (可为空)goal_msg.goal_id = GoalID()goal_msg.goal_id.stamp = rospy.Time.now()goal_msg.goal_id.id = ""# 填充目标位姿goal_msg.goal = MoveBaseGoal()goal_msg.goal.target_pose = PoseStamped()# 目标位姿的 headergoal_msg.goal.target_pose.header = Header()goal_msg.goal.target_pose.header.seq = 0goal_msg.goal.target_pose.header.stamp = rospy.Time.now()goal_msg.goal.target_pose.header.frame_id = "map"# 目标位置goal_msg.goal.target_pose.pose.position = Point(x, y, 0)# 目标方向 (四元数)goal_msg.goal.target_pose.pose.orientation = Quaternion(*orientation  # 解包传入的四元数列表 [x, y, z, w])# 发布消息pub.publish(goal_msg)rospy.loginfo("导航目标已发布！")if __name__ == '__main__':rospy.init_node('set_goal_node', anonymous=True)pub = rospy.Publisher('/move_base/goal', MoveBaseActionGoal, queue_size=10)rospy.sleep(1)  # 示例：依次发送两个目标点send_goal(pub, 1.0, 0.5, [0.0, 0.0, 0.7071, 0.7071])  # 点1rospy.sleep(20)            # 等待到达send_goal(pub, -2.0, 3.0, [0.0, 0.0, 0.0, 0.0])  # 点2

Turtlebot3实现自主导航_goal_19