多无人车协同探索开源包启动文件介绍（下）

在之前介绍的《多无人车协同探索开源包部署教程及常见报错解决方式》中运行多无人车协同探索时，先后运行了两个launch文件 multiple_tb3_house.launch 和three_robots.launch ，本文来进一步看一下这两个启动文件以及其调用的move_base .launch 和multi_tb3_mapmerge.launch 都做哪些操作以及如何根据自己的需要进行相应的修改。

由于内容较多，拆分成（上）、（下）两篇博客，链接如下：

多无人车协同探索开源包启动文件介绍（上）

二、move_base .launch 详细介绍

move_base.launch 文件的作用是启动 ROS 中的 move_base 节点，并进行相关的参数配置。move_base 是 ROS Navigation Stack 中的关键节点，用于实现机器人在地图上的导航，包括全局路径规划、局部路径规划、地图与传感器信息的融合、控制指令计算等。以下是对每一部分的详细解释。

1. 定义参数和命名空间：

<arg name="namespace"  default="tb3_1"/>
<arg name="robot_base_frame" default="$(arg namespace)/base_footprint"/>
<arg name="move_forward_only" default="false"/>
<arg name="cmd_vel_topic" default="$(arg namespace)/cmd_vel" />
<!-- <arg name="odom_topic" default="odom" /> -->
<arg name="model" default="waffle_pi" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>

<arg name="namespace" default="tb3_1"/>: 定义了一个参数 namespace，默认为 tb3_1。这个参数在后续的节点和参数配置中用来指定机器人的命名空间（即机器人的唯一标识符）。
<arg name="robot_base_frame" default="$(arg namespace)/base_footprint"/>: 定义了 robot_base_frame 参数，表示机器人的基座坐标系（base_footprint）。这个参数值通过命名空间动态设定，例如，如果 namespace 是 tb3_1，则 robot_base_frame 的值为 tb3_1/base_footprint。
<arg name="move_forward_only" default="false"/>: 定义了一个布尔类型参数 move_forward_only，默认值为 false，表示机器人是否只允许前进。后续的控制逻辑会依据该参数判断。
<arg name="cmd_vel_topic" default="$(arg namespace)/cmd_vel" />: 定义了一个 cmd_vel 的话题名称参数，该话题用于接收机器人运动的控制命令。它使用命名空间，所以如果命名空间是 tb3_1，该话题就是 /tb3_1/cmd_vel。
<arg name="model" default="waffle_pi" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>: 定义了 model 参数，用于指定机器人模型类型，默认为 waffle_pi，用户可以在启动时更改为 burger 或 waffle。

注：这里仅对这些参数的默认值进行设定，即在调用move_base .launch文件时，若未对上述参数进行设定，则采用default设定的默认值，在本项目中这些参数在multiple_tb3_house.launch中对move_base .launch进行调用时，已经传入了新的设定参数值，真正发挥作用的是multiple_tb3_house.launch中设定的参数值，所以要对上述参数进行修改时，需要在multiple_tb3_house.launch中进行修改，而非此处。

2. 启动 `move_base` 节点：

<node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base_node" output="screen">

pkg="move_base": 启动 move_base 包中的 move_base 节点，这是 ROS Navigation Stack 的核心节点，负责处理机器人的导航任务。
type="move_base": 节点类型，即执行的程序是 move_base。
respawn="false": 设置节点是否在退出时自动重启，false 表示该节点不会重启。
name="move_base_node": 节点的名称为 move_base_node，它将帮助其他节点识别这个导航节点。
output="screen": 设置节点的输出信息会显示在终端上。

3. 加载成本地图相关参数：

<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/costmap_common_params_waffle_pi.yaml" command="load" ns="global_costmap"/>
<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/costmap_common_params_waffle_pi.yaml" command="load" ns="local_costmap" />
<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/local_costmap_params_$(arg namespace).yaml"  command="load"/>
<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/global_costmap_params_$(arg namespace).yaml" command="load"/>

<rosparam file="..." command="load" ns="global_costmap"/>: 这些 rosparam 行加载了与成本地图（costmap）相关的参数。costmap 是用于存储环境障碍物信息的栅格地图，global_costmap 和 local_costmap 分别代表全局地图和局部地图的配置。
- 第一行加载了通用的成本地图配置（costmap_common_params_waffle_pi.yaml），适用于 waffle_pi 模型。
- 第二行加载了相同的文件，但是应用于局部成本地图（local_costmap）。
- 后面两行分别加载了与 namespace 相关的局部和全局成本地图的参数配置。
-----------------------------------------------☆☆☆常改动参数☆☆☆-----------------------------------------------------

这里设定了要加载的地图配置参数文件，在这三个文件中对地图相关的参数进行了设定，例如 膨胀半径 (inflation_radius) 地图尺寸 (width, height) 分辨率 (resolution) 更新频率 (update_frequency, publish_frequency) 静态地图设置 (static_map) 障碍物层参数 (obstacle_layer) 膨胀层参数 (inflation_layer) 障碍物范围 (obstacle_range, raytrace_range) 转换容忍度 (transform_tolerance) 障碍物清除 (clearing) 坐标变换帧 (global_frame, robot_base_frame) 地图发布话题 (map) 等参数。可在这三个文件中进行相应的修改，或者使用其他文件在这里更改文件名。

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. 设置局部路径规划器（local planner）：

<param name="base_local_planner" value="teb_local_planner/TebLocalPlannerROS"/>
<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/base_local_planner_teb_$(arg namespace).yaml" command="load" />

<param name="base_local_planner" value="teb_local_planner/TebLocalPlannerROS"/>: 设置 move_base 使用的本地路径规划器为 TebLocalPlannerROS，这是一个基于优化的局部路径规划器，能够处理动态障碍物。
<rosparam file="..." command="load"/>: 加载与 TebLocalPlannerROS 配置相关的参数文件，这些文件根据命名空间进行调整。

-----------------------------------------------☆☆☆常改动参数☆☆☆-----------------------------------------------------

这里base_local_planner设定了要使用的局部规划器插件，上面的例子中设定的是teb算法的teb_local_planner/ TebLocalPlannerROS插件，如果想要更换为其他局部路径规划器，需要对这个参数进行修改，比如更改为使用dwa算法的dwa_local_planner/DWAPlannerROS插件。

一般来说，规划器插件会预留一些参数供使用者进行调试，所以使用规划器时需要使用rosparam 对它的参数文件也进行加载，比如上面的例子中对base_local_planner_teb_tb3_0.yaml文件进行了加载，可以在该文件中对规划器相关参数进行调节，当然也可以在这里改用其他参数文件，更改规划器插件的时候对应的参数配置文件一般也要进行修改

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. 加载全局路径规划器（global planner）：

<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/base_global_planner.yaml" command="load" />
<rosparam file="$(find ros_multi_tb3)/params/move_base_params.yaml" command="load" />

<rosparam file="..." command="load"/>: 这两行加载了全局路径规划器（base_global_planner.yaml）的参数配置，并加载了 move_base 的通用参数配置（move_base_params.yaml）。

-----------------------------------------------☆☆☆常改动参数☆☆☆-----------------------------------------------------

注意，在上面的配置中，虽然加载了全局路径规划器的相关参数文件（base_global_planner.yaml），但是并没有明确指定全局路径规划器插件的名称。此时，ROS将使用默认的全局路径规划器插件 navfn/NavfnROS，它是基于A算法的路径规划器，广泛用于导航任务。如果想要改用其他全局路径规划器插件，可以使用参数base_global_planner进行设定，如下所示的语句中设定了采用另一个基于A算法的全局路径规划器插件global_planner/GlobalPlanner，并从bringup所在路径的param文件夹下加载了名为move_base_params.yaml的参数配置文件

<param name="base_global_planner" value="global_planner/GlobalPlanner" /><rosparam file="$(find bringup)/param/move_base_params.yaml" command="load" />

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. 重映射命名空间和话题名称：

<remap from="robot_base_frame" to="$(arg namespace)/base_footprint"/>
<remap from="/map" to="$(arg namespace)/map"/>

<remap from="robot_base_frame" to="$(arg namespace)/base_footprint"/>: 将 robot_base_frame 重映射到命名空间下的 base_footprint，即机器人的基座坐标系。
<remap from="/map" to="$(arg namespace)/map"/>: 将全局地图话题 /map 重映射到命名空间下的 map，例如，如果命名空间是 tb3_1，那么它会变成 /tb3_1/map。

7. 结束 `move_base` 节点配置：

</node>

该标签关闭了 move_base 节点的配置，表示该节点的配置结束。

总的来说，该 launch 文件的主要作用是启动一个机器人 (move_base 节点) 的导航系统，配置了全局和局部的成本地图、路径规划器，并通过参数文件设置了与该机器人的导航相关的配置。通过动态命名空间和相关参数，它支持多机器人系统中的每个机器人的个性化配置，确保每个机器人都能根据其特定的配置文件正确运行。

三、multi_tb3_mapmerge.launch 详细介绍

multi_tb3_mapmerge.launch 文件的作用是启动多机器人系统中的 地图合并 (Map Merging) 功能，尤其是在有多个 TurtleBot 机器人参与时，合并它们的地图。以下是详细解释：

注：该launch文件中大部分参数在multiple_tb3_house.launch中进行设定，因此修改的时候也要在multiple_tb3_house中进行修改，这里仅提供一些默认值

1. 定义参数 (Arguments)

<arg name="model" default="waffle_pi" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/>
<arg name="move_forward_only" default="false"/>

model: 定义机器人的模型类型，默认为 waffle_pi，也可以设置为 burger 或 waffle。
move_forward_only: 控制机器人是否只进行前进动作，默认为 false，即机器人可以进行全向运动。

2. 定义三个机器人 (TurtleBot3) 的参数

<arg name="first_tb3"  default="tb3_1"/>
<arg name="second_tb3" default="tb3_2"/>
<arg name="third_tb3"  default="tb3_3"/>

first_tb3, second_tb3, third_tb3: 分别定义了三个机器人的名称，tb3_1、tb3_2、tb3_3。这些值将作为参数传递给后续的节点和命名空间。

3. 机器人的初始位姿信息

<arg name="first_tb3_x_pos" default=" 0.5"/>
<arg name="first_tb3_y_pos" default=" 2.2"/>
<arg name="first_tb3_z_pos" default=" 0.0"/>
<arg name="first_tb3_yaw"   default=" 0.0"/><arg name="second_tb3_x_pos" default=" 0.5"/>
<arg name="second_tb3_y_pos" default=" 3.8"/>
<arg name="second_tb3_z_pos" default=" 0.0"/>
<arg name="second_tb3_yaw"   default=" 0.0"/><arg name="third_tb3_x_pos" default=" 0.5"/>
<arg name="third_tb3_y_pos" default=" 3.0"/>
<arg name="third_tb3_z_pos" default=" 0.0"/>
<arg name="third_tb3_yaw"   default=" 0.0"/>

为每个机器人定义了初始的位置和朝向（x_pos, y_pos, z_pos, yaw）。这些值用于指定机器人在模拟环境中的放置位置。

4. 设置每个机器人地图合并的初始位置

<group ns="/$(arg first_tb3)/map_merge"><param name="init_pose_x" value="$(arg first_tb3_x_pos)"/><param name="init_pose_y" value="$(arg first_tb3_y_pos)"/><param name="init_pose_z" value="$(arg first_tb3_z_pos)"/><param name="init_pose_yaw" value="$(arg first_tb3_yaw)"/>
</group>
<group ns="/$(arg second_tb3)/map_merge"><param name="init_pose_x" value="$(arg second_tb3_x_pos)"/><param name="init_pose_y" value="$(arg second_tb3_y_pos)"/><param name="init_pose_z" value="$(arg second_tb3_z_pos)"/><param name="init_pose_yaw" value="$(arg second_tb3_yaw)"/>
</group>
<group ns="/$(arg third_tb3)/map_merge"><param name="init_pose_x" value="$(arg third_tb3_x_pos)"/><param name="init_pose_y" value="$(arg third_tb3_y_pos)"/><param name="init_pose_z" value="$(arg third_tb3_z_pos)"/><param name="init_pose_yaw" value="$(arg third_tb3_yaw)"/>
</group>

为每个机器人分别设置了地图合并的初始位置和朝向。每个机器人的命名空间通过 ns 标签来设置。

5. 启动地图合并节点 (map_merge)

<node pkg="multirobot_map_merge" type="map_merge" respawn="false" name="map_merge"><param name="robot_map_topic" value="/map"/><param name="robot_namespace" value="tb3"/><param name="merged_map_topic" value="/map"/><param name="world_frame" value="world"/><param name="known_init_poses" value="true"/><param name="merging_rate" value="3.0"/><param name="discovery_rate" value="0.02"/><param name="estimation_rate" value="0.6"/><param name="estimation_confidence" value="0.6"/>
</node>

启动 map_merge 节点，用于合并不同机器人的地图。具体的参数包括：
- robot_map_topic: 定义机器人的地图话题（/map）。
- robot_namespace: 机器人命名空间（tb3）。
- merged_map_topic: 合并后的地图话题。
- world_frame: 设定地图的参考坐标系（world）。
- known_init_poses: 是否使用已知的初始化位置，设为 true 表示使用机器人初始位置。
- merging_rate: 设置地图合并的频率（3.0）。
- discovery_rate: 机器人之间发现对方地图的频率（0.02）。
- estimation_rate: 地图合并的估算频率（0.6）。
- estimation_confidence: 估算的置信度（0.6）。

此 launch 文件主要用于多机器人系统中地图的合并。通过启动 map_merge 节点，并为每个机器人设置其初始位置、命名空间以及相关的地图合并参数，实现了不同机器人之间地图的合并与协调。

四、three_robots.launch 详细介绍

three_robots.launch 文件用于启动与 RRT（Rapidly-exploring Random Tree） 探索算法相关的节点。它主要应用于多机器人环境中的探索任务，包含了前沿检测、前沿分配和地图边界设定等内容。以下是对每一部分的详细介绍：

1. 定义算法相关参数 (Arguments)

<arg name="eta" value="1.0"/>
<arg name="Geta" value="1.0"/>
<arg name="info_radius" value="1.0"/>
<arg name="info_multiplier" value="3.0"/>
<arg name="hysteresis_radius" value="3.0"/>
<arg name="hysteresis_gain" value="3.0"/>
<arg name="costmap_clearing_threshold" value="50"/>
<arg name="delay_after_assignement" value="0.7"/>   
<arg name="bandwith_cluster" value="0.3"/>   
<arg name="frequency1" value="5.0"/>
<arg name="detected_frontier" value="/detected_points"/>
<arg name="filtered_frontier" value="/filtered_points"/>

eta 和 Geta: 用于 RRT 算法中的扩展参数，控制算法的探索范围或步长。
info_radius: 定义在前沿探测中，感知区域的半径。
info_multiplier: 用于前沿信息的加权。
hysteresis_radius 和 hysteresis_gain: 与滞后效应（Hysteresis）相关，控制探索过程中的稳定性和响应灵敏度。
costmap_clearing_threshold: 设定成本地图的清除阈值，用于判断何时清除一个区域。
delay_after_assignement: 在分配前沿之后的延迟时间，通常是为了同步多个机器人。
bandwith_cluster: 用于聚类算法中的带宽，影响前沿聚类的结果。
frequency1: 设置前沿检测和过滤的频率。
detected_frontier 和 filtered_frontier: 定义前沿点的输入和输出话题。

2. 机器人命名空间 (Robot Namespace)

<arg name="first_tb3"  default="tb3_1"/>
<arg name="second_tb3" default="tb3_2"/>
<arg name="third_tb3"  default="tb3_0"/>

定义了三个机器人（tb3_1, tb3_2, tb3_0）的命名空间，用于区分不同的机器人。

3. 设置地图相关的参数

<arg name="global_map" value ="/map"/>
<arg name="global_frame" value ="map"/>
<arg name="global_costmap_topic" value="/move_base_node/global_costmap/costmap"/>

global_map: 定义全局地图话题。
global_frame: 全局坐标框架，通常是 map。
global_costmap_topic: 指定全局成本地图的话题。

4. 启动地图边界检测节点 (Boundary Detection)

<node pkg="rrt_exploration" type="boundary.py" name="exploration_boundary" output="screen"><param name="mapFrame" value="map"/><param name="n_point" value="4"/><param name="topicInput" value="clicked_point"/><param name="topicOutput" value="exploration_boundary"/><param name="frequency" value="0.5"/>
</node>

boundary.py: 这是一个用于定义探索区域边界的节点，通常用于设定探索的区域范围。
mapFrame: 设置边界检测的坐标系为 map。
n_point: 定义边界的点数目，4 代表边界为矩形。
topicInput 和 topicOutput: 用于定义输入和输出的话题，clicked_point 表示点击输入点，exploration_boundary 表示输出的边界。
frequency: 设定边界检测的频率。

5. 启动全局 RRT 探测器 (Global RRT Detection)

<node pkg="rrt_exploration" type="global_rrt_detector" name="global_rrt_detector" output="screen"><param name="eta" value="$(arg Geta)"/><param name="map_topic" value="/map"/>
</node>

global_rrt_detector: 用于全局前沿的 RRT 探测。
eta: 传入前面定义的 Geta 参数。
map_topic: 使用全局地图作为输入。

6. 启动本地 RRT 探测器 (Local RRT Detection)

<node pkg="rrt_exploration" type="local_rrt_detector" name="$(arg first_tb3)_rrt_detector" output="screen"><param name="eta" value="$(arg eta)"/><param name="map_topic" value="/$(arg first_tb3)/map"/><param name="robot_frame" value="/$(arg first_tb3)/base_link"/>
</node>
<node pkg="rrt_exploration" type="local_rrt_detector" name="$(arg second_tb3)_rrt_detector" output="screen"><param name="eta" value="$(arg eta)"/><param name="map_topic" value="/$(arg second_tb3)/map"/><param name="robot_frame" value="/$(arg second_tb3)/base_link"/>
</node>
<node pkg="rrt_exploration" type="local_rrt_detector" name="$(arg third_tb3)_rrt_detector" output="screen"><param name="eta" value="$(arg eta)"/><param name="map_topic" value="/$(arg third_tb3)/map"/><param name="robot_frame" value="/$(arg third_tb3)/base_link"/>
</node>

local_rrt_detector: 用于每个机器人的本地前沿探测。
每个机器人都启动一个本地 RRT 探测器，使用相应机器人的地图和坐标框架。
eta: 传入前面定义的 eta 参数，控制扩展范围。

7. 启动前沿点过滤节点 (Filter Node)

<node pkg="rrt_exploration" type="filter.py" name="filter" output="screen"><param name="map_topic" value="$(arg global_map)"/><param name="info_radius" value="$(arg info_radius)"/> <param name="costmap_clearing_threshold" value="$(arg costmap_clearing_threshold)"/> <param name="global_costmap_topic" value="$(arg global_costmap_topic)"/> <param name="goals_topic" value="$(arg detected_frontier)"/> <param name="robot_namelist" value="$(arg first_tb3),$(arg second_tb3),$(arg third_tb3)"/><param name="rate" value="$(arg frequency1)"/><param name="local_map" value="/map"/><param name="bandwith_cluster" value="$(arg bandwith_cluster)"/>
</node>

filter.py: 用于对前沿点进行过滤，以便后续处理。
goals_topic: 输入已检测到的前沿点。
robot_namelist: 输入机器人列表。
rate: 设定过滤的频率。

8. 启动前沿分配器 (Assigner Node)

<node pkg="rrt_exploration" type="assigner.py" name="assigner" output="screen"><param name="map_topic" value="$(arg global_map)"/><param name="global_frame" value="$(arg global_frame)"/><param name="info_radius" value="$(arg info_radius)"/> <param name="info_multiplier" value="$(arg info_multiplier)"/> <param name="hysteresis_radius" value="$(arg hysteresis_radius)"/> <param name="hysteresis_gain" value="$(arg hysteresis_gain)"/> <param name="frontiers_topic" value="/filtered_points"/> <param name="robot_namelist" value="$(arg first_tb3),$(arg second_tb3),$(arg third_tb3)"/><param name="delay_after_assignement" value="$(arg delay_after_assignement)"/>
</node>

assigner.py: 用于分配前沿给不同的机器人，确保每个机器人有明确的任务。
frontiers_topic: 输入过滤后的前沿点。
delay_after_assignement: 分配后等待的延迟时间。

此 launch 文件用于在多机器人系统中进行基于 RRT 的协同探索，帮助机器人探索未知区域。它通过启动多个节点来完成地图边界检测、前沿检测、前沿过滤、前沿分配等任务，以支持多机器人协同探索。

在这里插入图片描述

多无人车协同探索开源包启动文件介绍（下）

二、move_base .launch 详细介绍

1. 定义参数和命名空间：

2. 启动 `move_base` 节点：

3. 加载成本地图相关参数：

4. 设置局部路径规划器（local planner）：

5. 加载全局路径规划器（global planner）：

6. 重映射命名空间和话题名称：

7. 结束 `move_base` 节点配置：

三、multi_tb3_mapmerge.launch 详细介绍

1. 定义参数 (Arguments)

2. 定义三个机器人 (TurtleBot3) 的参数

3. 机器人的初始位姿信息

4. 设置每个机器人地图合并的初始位置

5. 启动地图合并节点 (map_merge)

四、three_robots.launch 详细介绍

1. 定义算法相关参数 (Arguments)

2. 机器人命名空间 (Robot Namespace)

3. 设置地图相关的参数

4. 启动地图边界检测节点 (Boundary Detection)

5. 启动全局 RRT 探测器 (Global RRT Detection)

6. 启动本地 RRT 探测器 (Local RRT Detection)

7. 启动前沿点过滤节点 (Filter Node)

8. 启动前沿分配器 (Assigner Node)

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多无人车协同探索开源包启动文件介绍（下）

二、move_base .launch 详细介绍

1. 定义参数和命名空间：

2. 启动 move_base 节点：

3. 加载成本地图相关参数：

4. 设置局部路径规划器（local planner）：

5. 加载全局路径规划器（global planner）：

6. 重映射命名空间和话题名称：

7. 结束 move_base 节点配置：

三、multi_tb3_mapmerge.launch 详细介绍

1. 定义参数 (Arguments)

2. 定义三个机器人 (TurtleBot3) 的参数

3. 机器人的初始位姿信息

4. 设置每个机器人地图合并的初始位置

5. 启动地图合并节点 (map_merge)

四、three_robots.launch 详细介绍

1. 定义算法相关参数 (Arguments)

2. 机器人命名空间 (Robot Namespace)

3. 设置地图相关的参数

4. 启动地图边界检测节点 (Boundary Detection)

5. 启动全局 RRT 探测器 (Global RRT Detection)

6. 启动本地 RRT 探测器 (Local RRT Detection)

7. 启动前沿点过滤节点 (Filter Node)

8. 启动前沿分配器 (Assigner Node)

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2. 启动 `move_base` 节点：

7. 结束 `move_base` 节点配置：