动态对象追踪

概述

本教程展示了如何将Nav2用于从A点到B点以外的不同任务。在这种情况下,我们将使用Nav2无限期地跟踪一个移动的物体。 [校准@混沌无形]

此任务在跟踪一个人或另一个机器人的情况下非常有用。以下是可以使用此功能创建的应用程序的一些示例视频。 "Carry My Luggage" RoboCup家庭测试,其中 CATIE Robotics 团队成功执行测试,以及这个真实的 (未来的) 世界应用: [校准@混沌无形]

The requirements for this task are as follows:

  • 变化仅限于用于导航的行为树。当需要时,这行为树可以在 NavigateToPose 行动中选择,或可以是默认行为树。它是由运行时可配置的插件组成的。 [校准@混沌无形]

  • 规划器和控制器的配置将不会被修改。 [校准@混沌无形]

  • 该行动将无限期地运行,直到它被发起者取消。 [校准@混沌无形]

检测要跟踪的动态物体(如人)不在本教程的范围内。如下图所示,您的应用程序应该为感兴趣的对象提供一个检测器,将初始位姿发送到 NavigateToPose 动作(action),并在任务期间更新话题。存在许多不同类型的探测器,你可以利用它们来实现这一应用: [校准@混沌无形]

../../_images/main_diagram.png

Tutorial Steps

0- Create the Behavior Tree

让我们从这个简单的行为树开始。此行为树以1 hz重新规划新路径,并将该路径传递给控制器来跟踪: [校准@混沌无形]

<root main_tree_to_execute="MainTree">
  <BehaviorTree ID="MainTree">
    <PipelineSequence name="NavigateWithReplanning">
      <RateController hz="1.0">
        <ComputePathToPose goal="{goal}" path="{path}" planner_id="GridBased"/>
      </RateController>
      <FollowPath path="{path}" controller_id="FollowPath"/>
    </PipelineSequence>
  </BehaviorTree>
</root>

首先,让我们让这个行为运行到出现故障为止。为此,我们将使用 KeepRunningUntilFailure 控制节点。 [校准@混沌无形]

<root main_tree_to_execute="MainTree">
  <BehaviorTree ID="MainTree">
    <PipelineSequence name="NavigateWithReplanning">
      <RateController hz="1.0">
        <ComputePathToPose goal="{goal}" path="{path}" planner_id="GridBased"/>
      </RateController>
      <KeepRunningUntilFailure>
        <FollowPath path="{path}" controller_id="FollowPath"/>
      </KeepRunningUntilFailure>
    </PipelineSequence>
  </BehaviorTree>
</root>

然后,我们将使用装饰器 GoalUpdater 来接受我们试图跟踪的动态对象位姿的更新。该节点将当前目标作为输入,并订阅话题 /goal_update 。如果收到关于这个话题的新目标,则它将新目标定为 updated_goal[校准@混沌无形]

<root main_tree_to_execute="MainTree">
  <BehaviorTree ID="MainTree">
    <PipelineSequence name="NavigateWithReplanning">
      <RateController hz="1.0">
        <GoalUpdater input_goal="{goal}" output_goal="{updated_goal}">
          <ComputePathToPose goal="{updated_goal}" path="{path}" planner_id="GridBased"/>
        </GoalUpdater>
      </RateController>
      <KeepRunningUntilFailure>
        <FollowPath path="{path}" controller_id="FollowPath"/>
      </KeepRunningUntilFailure>
    </PipelineSequence>
  </BehaviorTree>
</root>

为了与目标保持一定距离,我们将使用动作节点 TruncatePath 。这个节点修改了路径,使其变短,这样我们就不会试图导航到感兴趣的对象。我们可以用输入端口``distance``来设置到目标的理想距离。 [校准@混沌无形]

<root main_tree_to_execute="MainTree">
  <BehaviorTree ID="MainTree">
    <PipelineSequence name="NavigateWithReplanning">
      <RateController hz="1.0">
        <Sequence>
          <GoalUpdater input_goal="{goal}" output_goal="{updated_goal}">
            <ComputePathToPose goal="{updated_goal}" path="{path}" planner_id="GridBased"/>
          </GoalUpdater>
         <TruncatePath distance="1.0" input_path="{path}" output_path="{truncated_path}"/>
        </Sequence>
      </RateController>
      <KeepRunningUntilFailure>
        <FollowPath path="{truncated_path}" controller_id="FollowPath"/>
      </KeepRunningUntilFailure>
    </PipelineSequence>
  </BehaviorTree>
</root>

现在,你可以保存此行为树,并把它应用在导航任务中。 [校准@混沌无形]

作为参考,这个确切的行为树是` 可用于 <https://github.com/ros-planning/navigation2/blob/main/nav2_bt_navigator/behavior_trees/follow_point.xml>`_ 的电池,包括在 ``nav2_bt_navigator``包中。 [校准@小鱼]

1- 设置Rviz的点击点 [校准@混沌无形]

我们将使用RViz而不是一个完整的应用程序,这样你就可以在家里测试,而不需要找一个探测器来开始。我们将使用工具栏上的 “ "clicked point" ” 按钮替换对象检测,以向Nav2提供目标更新。这个按钮允许你将坐标数据发布到话题 /clicked_point 。这个点需要通过``clicked_point_to_pose``程序发送到行为树上,该程序来自`这个 仓库 <https://github.com/fmrico/nav2_test_utils>`_。在你的工作区克隆这个仓库,构建,并在终端输入。 [校准@混沌无形]

ros2 run nav2_test_utils clicked_point_to_pose

或者,您可以在你rviz配置文件 goal_updates 中重新映射此话题。 [校准@混沌无形]

2- 在Nav2模拟中运行动态对象跟踪 [校准@混沌无形]

在终端启动Nav2: [校准@混沌无形]

ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py default_bt_xml_filename:=/path/to/bt.xml

打开RViz,在初始化机器人位置后,命令机器人导航到任何位置。使用按钮点击的点来模拟对感兴趣的物体进行新的检测,如本教程头部的视频所示。 [校准@混沌无形]

当你有探测器检测障碍率较高 (1 hz,10 hz,100 hz) 时,你会看到一个反应更灵敏的机器人跟随你检测到的感兴趣的对象! [校准@混沌无形]