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建图示例

ROS1 建图（v3.1.04 及更高版本）

Section titled “ROS1 建图（v3.1.04 及更高版本）”

简介

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本示例使用高翔博士团队在 Github 上发布的 SLAM Mapping（faster-lio）方案。主要操作流程和数据流图如下：

faster-lio 数据流（ROS1）

包结构

Section titled “包结构”

建图包位于 ~/lite_cog/slam/src 路径下，包含三个包：faster-lio、pcd_2_gridmap 和 map_server。faster-lio 包负责构建 3D 点云地图（.pcd），pcd_2_gridmap 包负责将 3D 点云地图（.pcd）转换为栅格地图（.pgm）并发布，map_server 包负责保存栅格地图（.pgm）。

使用方法

Section titled “使用方法”

注意： 建图前请检查 /home/ysc/lite_cog/system/map 文件夹中是否有之前创建的地图。如果有，请将其移动到其他文件夹以避免覆盖。

注意： 建图需要较多计算资源，请先关闭 App 上的所有 AI 选项。

  1. 打开终端，输入以下命令启动雷达驱动（三选一）：
Terminal window
cd /home/ysc/lite_cog/system/scripts/lidar
./start_lslidar.sh    # 镭神雷达
./start_livox.sh      # Livox 雷达
./start_rslidar.sh    # 速腾雷达

如果雷达驱动节点启动失败，使用以下命令检查雷达是否已连接到感知主机：

Terminal window
ping 192.168.1.201

LiDAR 驱动启动终端

注意： 建图期间此终端应保持运行。

  1. 启动建图程序：

a) 启动建图程序的脚本 start_slam.sh 位于 /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam 路径下，内容如下：

#!/bin/sh


# 打开建图程序
gnome-terminal -x bash -c "source /home/ysc/lite_cog/slam/devel/setup.bash; roslaunch faster_lio mapping_c16.launch; read -p 'Press any key to exit...'"


# 打开用于生成栅格地图的终端
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam/gridmap.sh; read -p 'Press any key to exit...'"


# 打开用于保存栅格地图的终端
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam/save_map.sh; read -p 'Press any key to exit...'"

b) 使用 NoMachine 登录感知主机桌面并远程控制机器人起立后，打开终端输入以下命令启动建图程序：

Terminal window
cd /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam
./start_slam.sh

c) 执行上述命令后，将启动 RViz 可视化工具，并在运行 start_slam.sh 的终端中生成三个标签页，分别运行 faster-lio、生成栅格地图和保存栅格地图。

RViz 与建图终端界面

  1. 操作机器人，引导其在指定区域周围移动以构建地图。转弯时请减速，并注意雷达的盲区，保持机器人与墙壁至少 0.5 米的距离。

  2. 完成指定区域扫描后，在 RViz 中检查点云地图是否与实际环境匹配。

  3. 完成地图扫描后，找到 faster-lio 程序对应的标签页，按 Ctrl+C 停止建图，程序将自动将 3D 点云文件（.pcd）保存到 ~/lite_cog/system/map 目录，并显示平均处理时间（仅供参考）。按回车关闭该标签页。

输入 1 生成栅格地图（ROS1 faster-lio）

  1. 成功保存 3D 点云文件（.pcd）后，找到如下图所示的标签页，输入 1 并按回车。稍后 pcd_2_gridmap 包将被调用，将点云地图转换为栅格地图，当 RViz 窗口弹出并显示栅格地图时即可进行下一步。

RViz 中显示的栅格地图（ROS1 faster-lio）

输入 2 保存栅格地图（ROS1 faster-lio）

  1. 保存栅格地图：选择显示 “when you want to save the grid map” 的终端，输入 2 并按回车调用 map_server。地图文件将保存到 /home/ysc/lite_cog/system/map，包括 .yaml 文件、.pgm 文件和 .pcd 文件。 输入 2 保存栅格地图（ROS1 faster-lio）

  2. 如果栅格地图（.pgm）与实际环境不完全一致，或需要手动划定可通行区域，可使用 GIMP Image Editor 进行编辑。打开终端输入 gimp 打开 GIMP Image Editor，将栅格地图（.pgm）拖入其中。

GIMP 编辑栅格地图

  • 如果未显示工具箱，可在顶部菜单栏选择 [Windows] – [New Toolbox] 打开。
  • 前景色（Foreground Color）指定铅笔颜色，背景色（Background Color）指定橡皮擦颜色。在栅格地图中，黑色区域不可通行，白色区域可通行，灰色区域未知。用户可使用铅笔或橡皮擦擦除噪声或添加虚拟墙。
  • 点击 [File] – [Overwrite usr_map.pgm] 保存修改后的地图以覆盖原文件，关闭编辑器时无需再次保存。

  1. 完成所有操作后，请使用 Ctrl+C 关闭所有终端，以免影响后续流程。

  2. 地图文件默认保存在 /home/ysc/lite_cog/system/map 目录。如果更改了地图文件的路径或名称，请按以下步骤操作以确保定位和导航程序能正确调用地图：

a) 更新对应 .yaml 文件中地图文件（.pgm）的路径，并修改 .yaml 文件名使其与 .pgm 文件名一致：

image: /home/ysc/lite_cog/system/map.pgm    # 地图文件（.pgm）路径
resolution: 0.050000
...

b) 进入 ~/lite_cog/nav/src/hdl_localization/launch 目录，在 local_rslidar_imu.launch 文件中配置地图文件的名称和路径：

<arg name="map_name" default="lite3" />       <!-- 定义地图文件名 -->
...
<node name="MapServer" pkg="map_server" type="map_server"
  args="/home/ysc/lite_cog/system/map/$(arg map_name).yaml"/>
...
<param name="globalmap_pcd" value="/home/ysc/lite_cog/system/map/$(arg map_name).pcd" />
...

ROS1 建图（低于 v3.1.04 版本）

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简介

Section titled “简介”

本示例使用日本丰桥技术科学大学 Kenji Koide 在 Github 上发布的 6DOF SLAM（hdl_graph_slam）方案。主要操作流程如下：

hdl_graph_slam 操作流程

对应的数据流图如下：

hdl_graph_slam 数据流

程序结构

Section titled “程序结构”
/home/ysc/lite_cog/slam
├── build
── devel
├── src
│   ├── CMakeLists.txt
│   ├── fast_gicp
│   ├── hdl_graph_slam
│   ├── map_server
│   └── ndt_omp
└── version

hdl_graph_slam 包负责构建地图。

使用方法

Section titled “使用方法”

注意： 建图前请检查 /home/ysc/lite_cog/system/map 文件夹中是否有之前创建的地图。如果有，请将其移动到其他文件夹以避免覆盖。

注意： 建图需要较多计算资源，请先关闭 App 上的所有 AI 选项。

  1. 打开终端，输入以下命令启动雷达驱动（三选一）：
Terminal window
cd /home/ysc/lite_cog/system/scripts/lidar
./start_lslidar.sh    # 镭神雷达
./start_livox.sh      # Livox 雷达
./start_rslidar.sh    # 速腾雷达

如果雷达驱动节点启动失败，使用以下命令检查雷达是否已连接到感知主机：

Terminal window
ping 192.168.1.201    # 雷达 IP 均为 192.168.1.201
  1. 启动建图程序：

a) 启动建图程序的脚本 start_slam.sh 位于 /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam 路径下，内容如下：

#!/bin/sh


# 打开 rviz
gnome-terminal -x bash -c "cd /home/ysc/lite_cog/slam; source devel/setup.bash; roslaunch hdl_graph_slam mapping_rslidar_indoor.launch;"


# 打开 rviz
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam/rviz.sh"


# 打开用于生成栅格地图的终端
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam/gridmap.sh"


# 打开用于保存地图的终端
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam/save_map.sh"

b) 使用 NoMachine 登录感知主机桌面并远程控制机器人起立后，打开终端输入以下命令启动建图程序：

Terminal window
cd /home/ysc/lite_cog/system/scripts/slam
./start_slam.sh

c) 执行上述命令后，将生成五个终端窗口，分别为运行建图脚本的终端、建图程序运行的终端、RViz 开启终端、生成栅格地图的终端、保存地图的终端（下图中左侧为雷达驱动程序窗口，右侧为建图程序脚本窗口）：

LiDAR 驱动与建图脚本终端

  1. 若要在建图过程中实时看到建图效果，找到 RViz 可视化节点对应的终端（如下图所示），输入数字 1 并按回车键，此时会打开 RViz 可视化界面（打开此界面会降低建图性能，若后面对建图效果不满意，请尝试不打开可视化，并在建图时关闭 NoMachine 远程界面，减少算力资源占用）。

打开 RViz 终端提示

  1. 操作机器人，引导其在指定区域周围移动以构建地图。转弯时请减速，并注意雷达的盲区，保持机器人与墙壁至少 0.5 米的距离。

  2. 完成指定区域扫描后，查看建立的点云地图是否与真实环境符合（若之前未打开 RViz 可视化界面，则在此时打开）。若地图较大或存在回环（例如绕了房子一圈），请查看回环处的地图是否重合，若不重合，可以再绕一圈，使程序进一步完成回环检测。

  3. 点云地图扫描完成后，找到 grid map 节点对应的终端（如下图所示），输入 2 并按回车键后稍等一会，此时会调用 octomap 功能包将点云地图转化为栅格地图。

输入 2 生成栅格地图（ROS1 hdl_graph_slam）

  1. 在点云地图转化为栅格地图之后，找到 save map 对应的节点终端（如下图所示），输入数字 3 并按回车键后稍等一会，此时会调用 map_server 功能包保存栅格地图，相关文件将保存到 /home/ysc/lite_cog/system 目录下的 map 文件夹中（包括 .yaml 文件、.pgm 文件以及 .pcd 文件）。

输入 3 保存栅格地图（ROS1 hdl_graph_slam）

  1. 如果栅格地图（.pgm）与实际环境不完全一致，或需要手动划定可通行区域，可使用 GIMP Image Editor 进行编辑。打开终端输入 gimp 打开它，将栅格地图（.pgm）拖入 GIMP Image Editor。

GIMP 编辑栅格地图

  • 如果未显示工具箱，可在顶部菜单栏选择 [Windows] – [New Toolbox] 打开。
  • 前景色（Foreground Color）指定铅笔颜色，背景色（Background Color）指定橡皮擦颜色。在栅格地图中，黑色区域不可通行，白色区域可通行，灰色区域未知。用户可使用铅笔或橡皮擦擦除噪声或添加虚拟墙。
  • 点击 [File] – [Overwrite usr_map.pgm] 保存修改后的地图以覆盖原文件，关闭编辑器时无需再次保存。

  1. 完成所有操作后，请使用 Ctrl+C 关闭所有终端，以免影响后续流程。

  2. 地图文件默认保存在 /home/ysc/lite_cog/system/map。如果更改了地图文件的路径或名称，请按以下步骤操作以确保定位和导航程序能正确调用地图：

a) 更新对应 .yaml 文件中地图文件（.pgm）的路径，并修改 .yaml 文件名使其与 .pgm 文件名一致：

image: /home/ysc/lite_cog/system/map.pgm    # 地图文件（.pgm）路径
resolution: 0.050000
...

b) 进入 ~/lite_cog/nav/src/hdl_localization/launch 目录，在 local_rslidar_imu.launch 文件中配置地图文件的名称和路径：

<arg name="map_name" default="lite3" />       <!-- 定义地图文件名 -->
...
<node name="MapServer" pkg="map_server" type="map_server"
  args="/home/ysc/lite_cog/system/map/$(arg map_name).yaml"/>
...
<param name="globalmap_pcd" value="/home/ysc/lite_cog/system/map/$(arg map_name).pcd" />
...

ROS2 建图

Section titled “ROS2 建图”

简介

Section titled “简介”

本示例使用高翔博士团队在 Github 上发布的 SLAM Mapping（faster-lio）方案。主要操作流程和数据流图如下：

faster-lio 数据流（ROS2）

包结构

Section titled “包结构”
ysc@lite:~/lite_cog_ros2/slam/src$ tree .
.
├── faster-lio
├── map_server
└── pcd2grid

faster-lio 包负责构建 PCD 地图，pcd2grid 包负责将 PCD 地图转换为栅格地图并发布，map_server 包负责保存栅格地图。

使用方法

Section titled “使用方法”

注意： 建图前请检查 /home/ysc/lite_cog_ros2/system/map 文件夹中是否有之前创建的地图。如果有，请将其移动到其他文件夹以避免覆盖。

注意： 建图需要较多计算资源，请先关闭 App 上的所有 AI 选项。

  1. 打开终端，输入以下命令启动雷达驱动（三选一）：
Terminal window
cd ~/lite_cog_ros2/system/scripts/lidar
./start_lslidar.sh    # 镭神雷达
./start_livox.sh      # Livox 雷达
./start_rslidar.sh    # 速腾雷达

如果雷达驱动节点启动失败，使用以下命令检查雷达是否已连接到感知主机：

Terminal window
ping 192.168.1.201    # 雷达 IP 均为 192.168.1.201

注意： 建图期间此终端应保持运行。

  1. 启动建图程序：

a) 启动建图程序的脚本 start_slam.sh 位于 ~/lite_cog_ros2/system/scripts/slam 目录，内容如下：

#!/bin/sh


# start rviz
gnome-terminal -x bash -c "source /home/ysc/lite_cog_ros2/slam/install/setup.bash; ros2 launch faster_lio mapping_c16.launch.py; read -p 'Press Enter to exit...'"


# start a terminal for generating grid_map
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog_ros2/system/scripts/slam/gridmap.sh; read -p 'Press Enter to exit...'"


# Open a terminal for Saving Map
gnome-terminal -x bash -c "bash /home/ysc/lite_cog_ros2/system/scripts/slam/save_map.sh; read -p 'Press any key to exit...'; read -p 'Press Enter to exit...'"

b) 使用 NoMachine 登录感知主机桌面并远程控制机器人起立后，打开终端输入以下命令启动建图程序：

Terminal window
cd ~/lite_cog_ros2/system/scripts/slam
./start_slam.sh

c) 执行上述命令后，将生成四个终端窗口，分别为运行建图脚本的终端、建图程序运行的终端、生成栅格地图的终端、保存地图的终端（下图中左侧为雷达驱动程序窗口，右侧为建图程序脚本窗口）：

启动建图后终端界面（ROS2）

  1. 操作机器人，引导其在指定区域周围移动以构建地图。转弯时请减速，并注意雷达的盲区，保持机器人与墙壁至少 0.5 米的距离。

  2. 完成指定区域扫描后，检查点云地图是否与实际环境匹配。

  3. 点云地图扫描完成后，找到 faster-lio 程序对应的终端输入 Ctrl+C 停止建图，程序将自动保存 PCD 文件到 ~/lite_cog_ros2/system/map 目录下，并显示统计得到的平均处理耗时（耗时仅供参考，具体数值可能有所浮动），再次按下回车键可退出终端。

停止建图后终端输出（ROS2）

  1. PCD 文件保存成功后，找到 grid map 节点对应的终端（如下图所示），输入 1 并按回车键后稍等一会，此时会调用 pcd2grid 功能包将点云地图转化为栅格地图，当弹出 RViz 窗口显示栅格地图时可进行下一步。

输入 1 生成栅格地图（ROS2）

RViz 中显示的栅格地图（ROS2）

  1. 在点云地图转化为栅格地图之后，找到 save map 对应的节点终端（如下图所示），输入数字 2 并按回车键后稍等一会，此时会调用 map_server 功能包保存栅格地图，文件将保存到 /home/ysc/lite_cog_ros2/system 目录下的 map 文件夹中（包括 .yaml 文件、.pgm 文件）。

输入 2 保存栅格地图（ROS2）

  1. 如果栅格地图（.pgm）与实际环境不完全一致，或需要手动划定可通行区域，可使用 GIMP Image Editor 进行编辑。打开终端输入 gimp 打开 GIMP Image Editor，将栅格地图（.pgm）拖入其中。

GIMP 编辑栅格地图

  • 如果未显示工具箱，可在顶部菜单栏选择 [Windows] – [New Toolbox] 打开。
  • 前景色（Foreground Color）指定铅笔颜色，背景色（Background Color）指定橡皮擦颜色。在栅格地图中，黑色区域不可通行，白色区域可通行，灰色区域未知。用户可使用铅笔或橡皮擦擦除噪声或添加虚拟墙。
  • 点击 [File] – [Overwrite usr_map.pgm] 保存修改后的地图以覆盖原文件，关闭编辑器时无需再次保存。

  1. 完成所有操作后，请使用 Ctrl+C 关闭所有终端，以免影响后续流程。

  2. 地图文件默认保存在 /home/ysc/lite_cog_ros2/system/map 目录。如果更改了地图文件的路径或名称，请按以下步骤操作以确保定位和导航程序能正确调用地图：

a) 更新对应 .yaml 文件中地图文件（.pgm）的路径，并修改 .yaml 文件名使其与 .pgm 文件名一致：

image: /home/ysc/lite_cog_ros2/system/map.pgm    # 地图文件（.pgm）路径
resolution: 0.050000
...

b) 进入 ~/lite_cog_ros2/nav/src/hdl_localization/launch 目录，在 lite_localization.launch.py 文件中配置地图文件的名称和路径：

declare_map_server_config_file_cmd = DeclareLaunchArgument(
    'map_server_config_file',
    default_value=os.path.join(
        '/home/ysc/lite_cog_ros2/system/map/lite3.yaml'
    )
)
...
parameters=[
    {"globalmap_pcd": "/home/ysc/lite_cog_ros2/system/map/lite3.pcd"},
    ...