ros写一个追踪算法,可以用简单的pid,也可以用纯追踪,在机器人gazebo环境下编程实现一个y= 1.0+ 0.5*sin(x)曲线路径的纯追踪,在控制窗口里实时输出机器人位置与预定轨迹的跟踪误差。

时间: 2024-05-15 08:19:33 浏览: 104
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turtlebot沿墙_ROS_沿墙算法实现_gazebo_turtlebot_givecom

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以下是一个基于PID的追踪算法的ROS实现,它可以追踪y=1.0+0.5*sin(x)曲线路径。 首先,需要创建一个ROS节点并订阅机器人的位姿信息和控制指令。代码如下: ```python #!/usr/bin/env python import rospy from geometry_msgs.msg import PoseStamped, Twist # callback function to get the robot pose def pose_callback(msg): # TODO: implement the pose callback function pass # callback function to get the control command def cmd_callback(msg): # TODO: implement the cmd callback function pass if __name__ == '__main__': rospy.init_node('path_tracker') # subscribe to the robot pose and control command topics rospy.Subscriber('/robot_pose', PoseStamped, pose_callback) rospy.Subscriber('/control_cmd', Twist, cmd_callback) # TODO: initialize the PID controller and other variables rospy.spin() ``` 然后,需要实现PID控制器并计算控制指令。代码如下: ```python import math class PIDController: def __init__(self, Kp, Ki, Kd): self.Kp = Kp self.Ki = Ki self.Kd = Kd self.integral = 0.0 self.derivative = 0.0 self.prev_error = 0.0 def compute(self, error): self.integral += error self.derivative = error - self.prev_error self.prev_error = error return self.Kp * error + self.Ki * self.integral + self.Kd * self.derivative # path tracking function def track_path(x, y, vx, vy): # calculate the desired position and velocity x_des = x y_des = 1.0 + 0.5 * math.sin(x) vx_des = vx vy_des = 0.5 * math.cos(x) * vx # calculate the tracking error error_x = x_des - x error_y = y_des - y # calculate the control command using PID cmd_vx = pid_x.compute(error_x) cmd_vy = pid_y.compute(error_y) # publish the control command cmd_msg = Twist() cmd_msg.linear.x = cmd_vx cmd_msg.linear.y = cmd_vy cmd_msg.angular.z = 0.0 cmd_pub.publish(cmd_msg) # publish the tracking error error_msg = PoseStamped() error_msg.pose.position.x = error_x error_msg.pose.position.y = error_y error_msg.pose.orientation.w = 1.0 error_pub.publish(error_msg) ``` 最后,需要在回调函数中调用path_tracking函数并发布控制指令和跟踪误差。代码如下: ```python pid_x = PIDController(Kp=0.5, Ki=0.0, Kd=0.1) pid_y = PIDController(Kp=0.5, Ki=0.0, Kd=0.1) cmd_pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=10) error_pub = rospy.Publisher('/error', PoseStamped, queue_size=10) def pose_callback(msg): x = msg.pose.position.x y = msg.pose.position.y vx = msg.twist.linear.x vy = msg.twist.linear.y track_path(x, y, vx, vy) def cmd_callback(msg): # ignore the control command from external sources pass ``` 完整的代码如下: ```python #!/usr/bin/env python import math import rospy from geometry_msgs.msg import PoseStamped, Twist class PIDController: def __init__(self, Kp, Ki, Kd): self.Kp = Kp self.Ki = Ki self.Kd = Kd self.integral = 0.0 self.derivative = 0.0 self.prev_error = 0.0 def compute(self, error): self.integral += error self.derivative = error - self.prev_error self.prev_error = error return self.Kp * error + self.Ki * self.integral + self.Kd * self.derivative # path tracking function def track_path(x, y, vx, vy): # calculate the desired position and velocity x_des = x y_des = 1.0 + 0.5 * math.sin(x) vx_des = vx vy_des = 0.5 * math.cos(x) * vx # calculate the tracking error error_x = x_des - x error_y = y_des - y # calculate the control command using PID cmd_vx = pid_x.compute(error_x) cmd_vy = pid_y.compute(error_y) # publish the control command cmd_msg = Twist() cmd_msg.linear.x = cmd_vx cmd_msg.linear.y = cmd_vy cmd_msg.angular.z = 0.0 cmd_pub.publish(cmd_msg) # publish the tracking error error_msg = PoseStamped() error_msg.pose.position.x = error_x error_msg.pose.position.y = error_y error_msg.pose.orientation.w = 1.0 error_pub.publish(error_msg) # callback function to get the robot pose def pose_callback(msg): x = msg.pose.position.x y = msg.pose.position.y vx = msg.twist.linear.x vy = msg.twist.linear.y track_path(x, y, vx, vy) # callback function to get the control command def cmd_callback(msg): # ignore the control command from external sources pass if __name__ == '__main__': rospy.init_node('path_tracker') # subscribe to the robot pose and control command topics rospy.Subscriber('/robot_pose', PoseStamped, pose_callback) rospy.Subscriber('/control_cmd', Twist, cmd_callback) # initialize the PID controller and other variables pid_x = PIDController(Kp=0.5, Ki=0.0, Kd=0.1) pid_y = PIDController(Kp=0.5, Ki=0.0, Kd=0.1) cmd_pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=10) error_pub = rospy.Publisher('/error', PoseStamped, queue_size=10) rospy.spin() ``` 这个算法在机器人运动过程中会实时输出机器人位置与预定轨迹的跟踪误差,并调整控制指令以使机器人尽可能接近预定轨迹。
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