无人车控制模块

本章内容：Sunray无人车控制模块介绍与使用方式

控制模块路径与主要文件：

• Sunray/General_Module/sunray_ugv_control
• Sunray/General_Module/sunray_ugv_control/src/ugv_control_node.cpp
• Sunray/General_Module/sunray_ugv_control/src/ugv_control.cpp

编译控制模块

catkin_make --source General_Module/sunray_ugv_control --build build/sunray_ugv_control

相关说明

在使用前需要了解Sunray的控制模块中的几种模式

• INIT：该模式在无人车处于无指令状态，初始运行时将处于该模式
• HOLD：该模式在无人车处于静止，此模式下无人车速度为0
• POS_CONTROL_ENU：惯性系位置控制, 需要配合desired_pos和desired_yaw使用
• VEL_CONTROL_ENU：惯性系速度控制, 需要配合desired_vel和desired_yaw使用
• VEL_CONTROL_BODY：惯性系速度控制, 需要配合desired_vel和desired_yaw使用
• Point_Control_with_Astar：惯性系速度控制, 需要配合desired_pos和desired_yaw使用

重要参数说明

• geo_fence：地理围栏，包含x、y、z三个方向的最大最小值
• enable_astar：无人车是否启用A*避障参数
• laser_topic：雷达话题相关参数
• map/resolution：地图分辨率参数
• map/inflate：地图膨胀系数参数
• location_source：定位源参数

消息说明
无人车的消息文件

• UGVControlCMD.msg

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## 自定义消息：无人车控制指令

## 消息header
std_msgs/Header header

## 控制命令
uint8 cmd 

## 控制命令枚举
uint8 INIT=0                        ## 初始化，不做任何控制
uint8 HOLD=1                        ## 当前点停止
uint8 POS_CONTROL_ENU=2             ## 惯性系位置控制, 需要配合desired_pos和desired_yaw使用       
uint8 VEL_CONTROL_ENU=3             ## 惯性系速度控制, 需要配合desired_vel和desired_yaw使用
uint8 VEL_CONTROL_BODY=4            ## 车体系速度控制, 需要配合desired_vel和desired_yaw使用
uint8 Point_Control_with_Astar=5    ## Astar避障控制, 需要配合desired_pos和desired_yaw使用  
uint8 POS_VEL_CONTROL_ENU= 6

## 偏航角类型 0 角速度 1 角度（需要有定位支持）
uint8 yaw_type

## 控制命令期望值
float32[2] desired_pos          ## [m]
float32[2] desired_vel          ## [m/s]
float32 desired_yaw             ## [rad]
float32 angular_vel             ## [rad/s]

• UGVState.msg

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## 自定义消息：无人车状态

## 消息header
std_msgs/Header header

## 无人车基本信息
uint8 ugv_id                ## 无人车编号
bool connected              ## 无人车连接状态
## 无人车电池状态
float32 battery_state       ## [V]
float32 battery_percentage   ## [0-1]

## 无人车里程计信息
uint8 location_source       ## 无人车定位来源
bool odom_valid             ## 里程计是否有效

## 无人车状态信息
float32[2] position         ## [m]
float32[2] velocity         ## [m/s]
float32 yaw                 ## [rad]
float32[3] attitude                 ## [rad]
geometry_msgs/Quaternion attitude_q ## 四元数

## 无人车控制命令及目标设定值
uint8 control_mode
float32[2] pos_setpoint     ## [m]  位置控制目标点
float32[2] vel_setpoint     ## [m/s]  速度控制目标
float32 yaw_setpoint        ## [rad]  姿态控制目标
 
## 无人车参数信息
float32[2] home_pos             ## 原点
float32 home_yaw                ## 原点
float32[2] hover_pos            ## 悬停点
float32 hover_yaw               ## 悬停点

接口说明
在Sunray的控制模块中通过订阅话题实现对无人车状态和任务的控制

• sunray/UGVControlCMD
  消息定义：Sunray/General_Module/sunray_common/sunray_msgs/msg/UGVControlCMD.msg
  消息说明：该消息用于对控制模块中设置小车状态参数,详细功能请阅读消息定义
  • 例：设置小车目标位置与速度以及偏航角、角速度
  复制代码

   rostopic pub /ugv1/sunray_ugv/ugv_control_cmd sunray_msgs/UGVControlCMD "header:
   seq: 0
   stamp: {secs: 0, nsecs: 0}
   frame_id: ''
   cmd: 0
   yaw_type: 0
   desired_pos: [0.0, 0.0]
   desired_vel: [0.0, 0.0]
   desired_yaw: 0.0
   angular_vel: 0.0" 

启动节点

# 启动节点
roslaunch sunray_ugv_control ugv_control_exp.launch

节点话题订阅与发布

话题订阅

• /vrpn_client_node_1/ugv1/pose
• /vrpn_client_node_1/ugv1/twist
  • 获取动捕数据
  • 动捕 -> ugv_control_node
• ugv1/sunray_ugv/ugv_control_cmd
  • 获取控制指令
  • 外部控制节点 -> ugv_control_node
• ugv1/PowerVoltage
  • 接收ugv电池的数据
  • ugv_driver -> ugv_control_node
• /move_base_simple/goal
  • 接收目标点 move_base_simple
  • RVIZ -> ugv_control_node

话题发布

• /ugv1/sunray_ugv/ugv_state
  • 用于发布无人车状态
  • ugv_control_node -> 其他节点
• /ugv1/cmd_vel
  • 用于发布控制指令（机体系，单位：米/秒，Rad/秒）
  • ugv_control_node -> ugv_driver
• /ugv1/sunray_ugv/mesh
  • 用于发布无人车marker
  • ugv_control_node -> RVIZ(仿真)
• /ugv1/sunray_ugv/trajectory
  • 用于发布无人车运动轨迹
  • ugv_control_node -> RVIZ(仿真)
• /ugv1/sunray_ugv/goal_point_rviz
  • 一个geometry_msgs::PoseStamped类型的消息，用于指定规划目标位置，与控制节点无关
  • ugv_control_node -> RVIZ(仿真)
• /ugv1/sunray_ugv/plan_path
  • 用于发布Astar算法规划轨迹
  • ugv_control_node -> RVIZ(仿真)

操作演示(仿真)

## 启动仿真加载模型
roslaunch sunray_simulator sunray_sim_1ugv.launch

# 启动节点
roslaunch sunray_ugv_control ugv_control_sim.launch

运行键盘控制节点

# 启动节点
roslaunch sunray_ugv_control ugv_terminal_control.launch