《机器人操作系统应用》课件-利用ROS在仿真环境下监控和调试小车

YOUR

LOGO利用ROS

在仿真环境下监控和调

试小车02仿真环境搭建调试技术概述总结Contents概述无硬件测试优势·

02

仿真环境允许在无硬件情况下测试算法和控制逻辑。开发效益体现04

大大降低开发成本和风险，提高

开发效率。仿真解决方案提供ROS

提供完整的机器人仿真解决方案，支持Gazebo、Stage

等主流

仿真器。模拟场景能力可以模拟传感器数据、物理交互和真实世界场景。ROS

仿真环境介绍0103监控和调试的重要性系统运行保障实时监控机器人状态，确保系统正常运行。算法问题解决快速定位和解决算法问题。●控制策略验证验证控制策略的有效性。●

算法优化支持收集测试数据用于算法优化。2V6W

I2989Tof2noit2UD

M2A仿真环境搭建包安装安装ROSGazebo包

：sudoapt-getinstallros-<distro>gazebo-ros-pkgso世界环境配置配置仿真世界环境。88

)启动示例代码启动仿真环境示例代码：

bash.roslaunchgazebo_rosempty_world.launch.roslaunch

your_robot_descriptionrobot.launch.模型文件创建创建机器人URDF模型描述文件。Gazebo

仿真环境配置物理属性定义URDF

模型定义小车物理属性

。传感器配置配置传感器：激光雷达、摄像头、IMU等。小车仿真模型驱动器和控制器设置设置驱动器和控制器。示例URDF结构示例URDF结构：xml.rqt_bag工具rqt_bag:

记录和回放ROS数据包。rqt_plot

工

具rqt_plot:

实时绘制数据曲线。bash.rqt_plot/odom/pose/pose/position/x/odom/pose/pose/position/y####3.2.3rqt_consoleT具。rqt_console:查看和过滤ROS日志。RQT

可视化工具rqt_graph

工

具rqt_graph:

显示节点和话题连接图。01

显示能力实时显示机器人模型和传感器数据。

插件配置配置显示插件监控关键数据。

可视化内容可视化激光扫描、点云、路径规划结

果

。

配置保存保存配置以便重复使用。RViz

三维可视化调试技术使用rosbag

记录关键数据：rosbag

record

-O

robot_data.bag/odom/scan/cmd_vel####4.1.2数据回放。rosbag

play

robot_data.bag回放时发布静态TF.rosbag

play

robot_data.bag--clock.回放时发布静态TF:数据记录与回放数据记录示例监控节点代码#!/us/binenvpvthonimportrospyfrom

nay_mssmse

import

Odometryfromsensor_msgs.msgimport

LaserScanclass

RobotMonitor:def

init_(selfl:rospy.initnode(robotmonitor)#订阅关键话题selfodom_sub=rosp.Subscriber(/odom',Odometrv,self.odom_callback)

self.scansub=rOsDY.Subscribel/scan',LaserScan,self.scancallback)#监控变量self,position_history=1selfobstacle

distances=1defodom

calback(self,msel:#记录位置信息DO5=msE.Dose.Dose.Dositionseli.position_history.appenal(posx,pos.y)#检查位置漂移iflen(self.position

history)>100:rospy.loginfo!"Position:(9625,96.21)",posx,DosS.M)def

scan_callback(elf,ms):#监控障碍物距离min

distance=miní(ms.ranges)self.obstacledistancesaopend(mindistance)ifmindistance<0.5:rospy.loewarnl"Obstacleto

close:9%.2fmeters",min_distance)if_name_=“_main_”:monitor=RobotMonitorfl)rOSDvsoin0节点创建目的创建专门的监控节点收集和分析数据。自定义监控节点活动中的话题和服务的查看rostopic

listrostopic

echorosservicecallrqt_graph查看内部数据话题发布频率检查检查话题发布频率：importrospyfrom

threading

import

Timerclass

PerformanceMonitor:def_init_(self):selfmessage_count=0self.timer=Timer(1.0,self.report_performance)self.timer.start()defmessage_callback(self,msg):selfmessage_count

+=1def

report_performance(self):rospy.loginfo("Message

rate:%d

Hz",self.message_count)self.message_count

=0self.timer=Timer(1.0,self.report_performance)self.timer.start()性能监控资源使用监控监控CPU和内存使用情况。实战案例

小车导航调试监控内容监控路径规划效果。调试方向调试避障算法。参数优化优化控制参数。示例调试流程示例调试流程：ONITOREDVIDEORVEILLAl24

HOUR传感器参数校准校准传感器参数。激光雷达数据检查代码激光雷达数据检查代码：

python.def

check_lidar_data(scan_msg)""检查激光雷达数据

质量”""ranges=scan_msg.ranges.valid_ranges=[r

forrin

ranges

ifscan_msg.range_min<=r<=scan_msg.range_max]

valid_ratio=len(valid_ranges)/len(ranges)if

valid_ratio<0.8:rospy.logwarn("Low

valid

laser

data:%.1f%%",valid_ratio*100)return

valid_ratio.数据准确性检查检查传感器数据准确性。数据融合算法验证验证数据融合算法。传感器数据验证总结Gazebo工具Gazebo:

物理仿真环境。RViz工具RViz:

三维可视化监控。RQT

工具RQT:多功能图形化工具集。rosbag

工

具rosbag:

数据记录和回放。命令行工具命令行工具：快速诊断和监控。关键工具回顾流程标准化建立标准化的监控流程。工具开发开发自定义调试工具。经验分享分享最佳实践