ROS——Navigation功能包等你来查收！

ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）我相信大家或多或少都听过，在如今机器人领域突飞猛进的时代，ROS也得到飞速发展，下图展示了其各版本的发展历程。ROS的原型源自斯坦福大学人工智能实验室的项目，其首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率，是用于编写机器人软件程序的一种具有高度灵活性的软件架构，该系统具有硬件抽象、设备驱动、库函数、可视化、消息传递和软件包管理等诸多功能。

ROS今年已经将近13个年头了，现已成为世界主流的机器人操作系统，其涵盖了导航定位、3D物体识别、运动规划、多关节机械臂运动控制、机器学习等，甚至可以让机器人协同完成打桌球、人机互动等高难度组合动作。今天我们主要带大家了解一下ROS中的导航功能包——Navigation，该功能包主要作用是实现机器人的定位、导航和避障功能，整个导航功能包的具体架构如图所示。
map_server : 称为地图服务器，用于地图的保存与导入；
costmap_2D：主要用于产生二维代价地图，以及提供各种相关的函数；
robot_pose_ekf：扩展卡尔曼滤波器，输入里程计、IMU、VO中的任意两个或者三个信息后输出一个融合之后的pose；
voxel_grid:三维代价地图；
localization：里面包含两个定位用的功能包，fake_localization一般用于定位仿真，amcl根据机器人自身的里程数值以及地图特征，利用粒子滤波修正机器人在已知的地图内的位置；
nav_core：这里面只有三个文件，对应的是全局路径规划、局部路径规划、recovery的通用接口定义；
move_base：机器人移动导航框架，实现的是整个导航的流程，主要管理全局路径规划、局部路径规划和recovery。

实现导航的关键在于机器人得知道“我在哪”、“我要去哪”和“我要怎么去”，这也就对应着导航的重点：机器人定位、获取目标点和路径规划，具体实现流程见图所示。
首先，导航功能包需要采集机器人的传感器信息，以达到实时避障的效果，其中信息包括二维激光信息(sensor_msgs/LaserScan）或者三维点云信息(sensor_msgs/PointCloud)。
其次，导航功能包需要机器人发布nav_msgs/Odometry格式的里程计信息，同时需要发布相应的TF变换。
最后，导航功能包输出的是geometry_msgs/Twist格式的控制指令，通过解析这些指令控制机器人完成相应的运动。
以上就是本人对于Navigation导航功能包的一些理解，希望对你有所帮助。

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