如何利用ros搭建虚拟场景通过仿真机器人完成一次简单的SLAM建图、导航规划（超简单）？——学习来源：机器人工匠阿杰

一：什么是SLAM，SLAM和导航规划又有什么关系？

SLAM（Simultaneous Localization and Mapping，即同时定位与建图）是一种在未知或动态环境中自行驶的重要技术。主要通过设备上的传感器（如激光雷达、深度摄像头、惯性测量单元 IMU 等）实时感知周围环境，同时估计自身的位姿（位置和朝向）以及构建周围环境的地图。SLAM的关键在于解决定位与建图的“鸡与蛋”问题：定位需要依赖已有的地图，而地图的生成又需要准确的位置信息。为此，SLAM通常结合概率理论、优化算法和数据融合技术，如扩展卡尔曼滤波（EKF）、粒子滤波、图优化等方法，来同时解决这两个互相依赖的问题。SLAM技术与导航规划之间存在紧密的联系，SLAM为导航规划提供了两项基础能力：环境认知和自身定位。在导航过程中，设备需要明确知道自己在环境中的当前位置和姿态（由SLAM的定位模块提供），同时需要了解周围环境的地图信息，包括障碍物位置和自由空间分布（由SLAM的建图模块提供）。有了这些信息，导航系统中的路径规划模块才能基于目标位置，计算出从当前位置到目标点的最优路径。例如，A*算法或Dijkstra算法可以基于SLAM生成的地图规划路径，而动态窗口法（DWA）等局部规划方法则可根据SLAM定位结果动态调整路径以避开实时感知到的障碍。

       此外，SLAM不仅为静态环境下的路径规划提供支持，也为动态环境中的实时调整提供保障。在复杂环境中，SLAM的高效性和鲁棒性直接影响导航的性能，尤其是当设备面临感知误差、环境变化（如移动障碍物）或传感器故障时，SLAM的准确性和更新速度将决定导航系统的成功与否。因此，SLAM是导航规划的“感知基础”，而导航规划则是SLAM在行动层面上的应用。两者相辅相成，共同构成智能移动设备自主运行的核心能力。

二：首先完成地图的创建，有图有规划，我们先下载一个机器人：GitHub - 6-robot/wpr_simulation

git clone  https://github.com/6-robot/wpr_simulation.git

 三：查看gitup网址里面的readme.md有详细的安装方式，以及简单的使用说明：GitHub - 6-robot/wpr_simulation

四： Ros应该都已经具备了，机器人也有了，我们先通过SLAM建图，接下来编写gmapping的launch启动文件

catkin_create_pkg  slam_pkg rospy  roscpp std_msgs

cd  slam_pkg

mkdir launch

touch  gmapping,launch

文件内容为：

<launch>
<include file="$(find wpr_simulation)/launch/wpb_stage_robocup.launch"/>
<node pkg="gmapping" type="slam_gmapping" name="slam_gmapping"/>
<node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find slam_pkg)/rviz/gmapping.rviz"/>
<node pkg="wpr_simulation" type="keyboard_vel_ctrl" name="keyboard_vel_ctrl"/>
</launch>

之后运行以下命令： 

source devel/setup.bash

roslaunch  slam_pkg   gmapping.launch

就会出现相应的仿真场景、之后鼠标在这个端口，运行键盘WASDQE分别是前进、左走、后退、右走、左转、右转、控制机器人走动实现地图的构建，以及rviz画面：

五：如果不需要launch文件，也可以运行以下命令手动建图：

roslaunch wpr_simulation  wpb_gmapping.launch

rosrun wpr_simulation  keyboard_vel_ctrl

rosrun map_server map_saver -f map

之后点击file --save config as 保存为新文件，方便下次直接调用：

六： 呢么如何加载地图呢，打开我们保存地图的文件夹，如下所示：直接运行以下命令,：

rosrun map_server  map_server  map.yaml

七:之后打开rviz，添加地图话题如下所示：

八、地图有了该怎么导航规划呢，还是借助之前的仿真机器人进行操作，详细的命令如下：

【1】下载源代码
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/6-robot/wpr_simulation.git
若github超时，试试从gitee下载：
git clone https://gitee.com/s-robot/wpr_simulation.git
cd wpr_simulation/scripts/
./install_for_noetic.sh
cd ~/catkin_ws/
catkin_make

cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/6-robot/wpb_home.git
若github超时，试试从gitee下载：
git clone https://gitee.com/s-robot/wpb_home.git
cd wpb_home/wpb_home_bringup/scripts/
./install_for_noetic.sh
cd ~/catkin_ws/
catkin_make

【2】建图指令
roslaunch wpr_simulation wpb_gmapping.launch
rosrun wpr_simulation keyboard_vel_ctrl
rosrun map_server map_saver -f map

【3】创建软件包
catkin_create_pkg nav_pkg roscpp rospy move_base_msgs actionlib

【4】参考代码
wpr_simulation/launch/wpb_demo_nav.launch

【5】导航运行
roslaunch wpr_simulation wpb_stage_robocup.launch
roslaunch wpr_simulation wpb_demo_nav.launch

九：运行以下命令之前，我们先编写相应的导航launch文件，仿照gmapping的launch启动文件的编写步骤，其launch文件内容如下：

<launch>
    <!-- Launch move_base node with parameters -->
    <node pkg="move_base" type="move_base" name="move_base">
        <rosparam file="$(find wpb_home_tutorials)/nav_lidar/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" />
        <rosparam file="$(find wpb_home_tutorials)/nav_lidar/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />
        <rosparam file="$(find wpb_home_tutorials)/nav_lidar/global_costmap_params.yaml" command="load" />
        <rosparam file="$(find wpb_home_tutorials)/nav_lidar/local_costmap_params.yaml" command="load" />
        <param name="base_global_planner" value="global_planner/GlobalPlanner" /> 
        <param name="base_local_planner" value="wpbh_local_planner/WpbhLocalPlanner" />
        <param name="controller_frequency" value="10" typr="double"/>
    </node>

    <!-- Run map server with specified map -->
    <node pkg="map_server" type="map_server" name="map_server" args="$(find wpr_simulation)/maps/map.yaml" />
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find nav_pkg)/rviz/map_tool.rviz" /> 
    <node pkg="amcl" type="amcl" name="amcl"  />       
    <!-- Run AMCL -->
    <node pkg="waterplus_map_tools" type="wp_navi_server" name="wp_navi_server" output="screen"/>
    <node pkg="waterplus_map_tools" type="wp_manager" name="wp_manager" output="screen"/>

</launch>

 十：之后运行以下命令进行导航规划

roslaunch wpr_simulation wpb_stage_robocup.launch

roslaunch  nav_pkg nav.launch 

 十一：之后我们利用rviz当中的2d Nav Goal 指定目标点和朝向，之后会利用ros当中的相应规划器进行路径规划

 十二：后续进行相应规划的详细讲解，强烈建议大家去听一下机器人工匠阿杰的bilibili，讲的超好。