3. ROS编程入门—Wall Following

来源：互联网发布：运动keep是什么软件编辑：程序博客网时间：2024/06/06 00:16

本次设计的任务是让机器人沿着墙按照固定距离走

第一步是找到墙，利用激光雷达发现最近障碍物的角度和距离。
根据墙的位置保持固定的距离和固定的角度，可以用两个PID控制器来实现这两个参量的控制。

程序的输入是激光雷达的数据，输出的是控制Twist消息
每一个激光点对应的实际角度：

φ = (i - l 2) \cdot θ (angle-ranges)

φ：第i个元素对应的角度
i：向量元素的索引
l：向量长度
θ: 角度增量

如果在整个ranges向量空间中寻找最小值，有可能让机器人在狭窄的空间中跟随对面的墙(译者：不是很懂)。为了确保不会发生这种状况，在合理的一般范围内查找最小值。查找的索引起始和终止值可以通过下面的式子调整：

i 0 = l \cdot d + 1 4

i n = l \cdot d + 3 4

d：方向（1：跟随左边的墙，-1：跟随机器人右边的墙）
i0: 起始索引
in: 终止索引
l : 向量长度

计算偏差：

e (t n) = r m i n (t n) - r w a l l

e(tn):偏差值
rwall: 最近障碍物的距离
rw: 期望距离
可以通过PD控制器控制机器人和墙壁保持期望的距离：

ω A (t n) = k P e (t n) + k D e ( t n ) - e ( t n - 1 ) t n - t n - 1

ωA:PD控制器的干预值(intervention)
tn : 第n次迭代的时刻
Kp:比例参数
KD:微分参数

假定tn−tn−1为常量，实际不是常量，但是这些差别不影响计算结果

ω A (t n) = k P e (t n) + k ~ D (e (t n) - e (t n - 1))

k~D=kDtn−tn−1

为了控制墙的最近的角度，仅仅需要一个简单的比例控制器就好。误差计算：

e t φ (t n) = φ m (t n) - d \cdot π 2

φ:最近墙的角度
d:运动方向 +1或者−1

比例控制器：

ω B (t n) = k P 2 e φ (t n

角速度：

ω (t n) = ω A (t n) + ω B (t n) (sum(PD,P))

如果机器人按照固定的速度行进有可能来不及转弯，或者把速度限定的很低。可以通过最近距离来决定速度进了就慢一点，然后就可以有足够的时间转弯了。
当走到墙终点时候可能有另一个问题。机器人有可能及时旋转也有可能掉头沿着另一面墙行进。你可以通过判断最近障碍物的角度是否>1.75 来减小线速度，解决这个问题。

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