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  • move base是ros navigation导航堆栈的框架名，基于此框架，可以自由定制全局路径规划、局部路径规划、恢复行为以及地图相关的处理。
  • move base概述
    • 考虑到move base其实分为许多个模块，因此下面将基于各个模块讲述
    • costmap
      • 关于什么是costmap这件事，主要在于这个东西它是个map，也就是地图，既然是个地图，那么，不考虑三维的情况下，它肯定是一个二维数组，既然是二维数组，那么数组里面肯定会存某个值，这个是就是所谓的cost。是的，它真的就是一个二维数组，只是在这个二维数组的基础上封装了很多函数方便使用罢了。请务必记住costmap只是一个数据结构。
      • layer
        • costmap是layer的基本组成部分，每一个layer都是基于costmap进行处理的，就像手机app上的地图，你会发现有道路图、卫星图等等，这些道路图、卫星图就相当于layer，这些layer各有不同的作用。可以在配置文件中自由配置使用哪些layer，move base自带的layer如下图。
          • notion image
        • static_layer的输入一般来自slam的地图输出，这是整个move base地图的基石，后续大部分的layer都将基于static_layer处理。
        • obstacle_layer将传感器点云数据作为输入，obstacle_layer利用这些点云数据为move base生成避障用的地图。
        • inflation_layer是基于obstacle_layer以及static_layer上的障碍物生成的膨胀层地图。
        • 当然，我们可以基于上述的几个layer定制一个符合需求的地图作为后续路径规划处理的输入。
      • GlobalCostMap和LocalCostMap
        • GlobalCostMap是提供给全局路径规划使用的地图，LocalCostMap是提供给局部路径规划使用的地图。所以在配置这两个地图的坐标系时，需要注意将GlobalCostMap的坐标系设定在世界坐标系下(一般是/map)，而LocalCostMap则将坐标系固定在odom。
        • 一般而言，LocalCostMap不使用static_layer，因为局部路径规划不需要知道整个地图的情况，它只需要关注一个很小的范围即可。
        • 如下图，static_layer只有GlobalCostMap才使用。不过，如果你的LocalCostMap自己定制了一层layer，那么这层layer基于static_layer也不是不行。
          • notion image
    • 坐标系统(TF)
      • move base的坐标系统是十分重要的，各个模块通过坐标系互相连接，完成各自的使命。
      • 关于什么是tf: ROS中TF(坐标系转换)原理与使用
      • 代码参考: kobuki_ros_node
      • 一个比较正常的坐标系统如下图，一般而言，在odom和base_link之间也许会多一个base_footprint的坐标系。
        • map坐标系是整个坐标系的基石，以整个地图的原点作为坐标系的原点，在rviz中一般会将fixed frame设置在这个坐标系下，绝大多数的ros消息也将发布在这个坐标系下。
        • odom坐标系是根据小车的odom数据生成的坐标系，这个坐标系的原点为小车启动时的位置作为原点，在slam建图定位一开始时，odom坐标系将与map坐标系重合，但是由于odom数据会存在误差，且slam建图定位也不可能百分百准确，所以odom与map之间将产生偏差，这个偏差就是map->odom的tf值，move base将利用这个偏差做一些修正
        • base_link是以小车当前所在位置为原点的坐标系，随小车运动而实时变化，在这个坐标系下面可以连接更多与传感器有关的坐标系，例如下图中的laser_link与camera_link。
          • notion image
      • move base实际上并不会维护上图中的tf，它只会接收tf中的信息，这意味着上图中所有的tf都需要我们手动配置好。
        • map->odom：这组tf一般由slam程序发布，有的slam程序也会直接发布map->base_link的tf，这样做也不是不行，但是需要比较熟悉move base的配置。
        • odom->base_link：一般由底盘数据处理程序发布，只需将odom的记录的数据作为tf的值即可。
        • base_link->sensor_link：由base_link到各个传感器的tf一般是静态tf，可以在任何地方发布。
  • move base的使用
    • 配置文件
      • 一组move base的典型配置文件结构大抵如下所示，其中launch文件存放move base的启动文件，每次想要调用move base时，只需要执行roslaunch kobuki_oa_planner nav_sim.launch，这个命令将调用nav_sim.launch中配置的各个node。而param文件夹中，则存放了move base的参数配置文件。至于rviz文件夹，则存放了rviz的配置文件，在启动rviz时，加载这个配置文件，就不用手动去一个个添加ros消息了。
        • 具体的参数配置文件内容，请参考：XuanYuan/kobuki_oa_planner
        • 各个配置参数的含义，可参考：move base - ROS wiki、costmap2d - ROS wiki、 [[dwa 介绍]]
      • 插件使用
        • move base的一个特点就是能自由的使用插件替换掉官方的各个模块，包括全局路径规划、局部路径规划以及给globalcostmap或localcostmap添加各种layer。
        • 要添加插件，首先就需要了解要添加的插件的类型，对于每种插件，move base都预留了回调接口，我们只需要实现这个回调接口即可。
        • 全局路径规划插件的编写教程与接口: Writing A Global Path Planner As Plugin in ROS
        • 局部路径规划插件的编写教程与接口: Writing a local path planner as plugin in ROS
        • 至于添加layer，参考：layer.h，继承Layer类，实现相应的函数，在pluginlib中完成注册即可。一个更加详细的例子可参考：navigation_layers。
        • 注意在编写插件时，记得使用宏PLUGINLIB_EXPORT_CLASS向pluginlib注册插件。
        • 部署插件
          • 为了将插件部署到ros系统中，还需要一些配置文件的辅助，首先需要为你的插件编写一个xml配置文件，例如bgp_plugin.xml，内容如下。 在第一行中，你需要向move base指出你的插件对应的动态链接库路径，这个路径会自动在前面加上ROS_PATH的路径，同时在后面会自动加上后缀，所以，第一行就是在告诉move base，你的动态库位于${ROS_PATH}/lib/liboa_planner.so，这也意味着，你需要将编译出来的插件库放到此路径。 而第二到四行，则是告诉move base，你的插件属于哪个类，class name将作为move base配置文件中加载此插件的索引名，而type则是指示对应的类类型，base_class_type则指示对应的类类型的基类，不同种类的插件对应于不同的基类，但是相同种类插件的基类一定相同。
            • 除了上述的配置，还需要在package.xml中export出刚刚写好的配置文件，内容大致如下，在export中，需要指明提供基类的包名nav_core，也就是告诉move base，此插件为nav_core的插件，后面跟着的就是对应的路径，${prefix}指向的是package.xml所在目录。
              • 编写完上述插件后，将其安装在${ROS_PATH}/share/${project_name}下，例如，假如当前项目名为kobuki_oa_planner，那么则将上述两个配置文件安装在${ROS_PATH}/share/kobuki_oa_planner目录下。
              • 最后，修改move base加载的插件名，例如这里的插件是全局路径规划的插件，那么，只需要将参数base_global_planner修改为刚刚bgp_plugin.xml中设置的class name，也就是oa_planner/OAPlanner。
              • 验证插件是否部署成功：rospack plugins --attrib=plugin nav_core，我们编写的oa_planner就是nav_core的插件，所以这里是查询nav_core的插件列表，如果查询结果中出现了刚刚编写的插件，则说明部署成功，最后运行move base即可。
                  • notion image
              • 参考实例：oa_plugin
          • move base如何从点到路径
            • 如前所述，在已经拥有了代表地图的GlobalCostMap以及LocalCostMap，代表罗盘的坐标系统(TF)情况下，move base接收到一个目标点后，会进行如下流程：
              • 首先，将目标点传递给全局路径规划器GlobalPlanner，全局路径规划器根据输入的目标点，生成一条全局路径。
              • 得到全局路径后，move base会将全局路径传递给局部路径规划器LocalPlanner，局部路径规划器拿到全局路径后，规划出局部路径以及让小车沿着路径走的一组控制速度的指令，通过消息cmd_vel传递给小车，从而控制小车沿着局部路径行走。
              • 全局和局部路径规划器是一个插件，所以可以通过插件的形式将我们希望的路径通过插件传递给move base。