Navigation2 컨트롤러

목표: navigation2 의 다양한 컨트롤러들을 간단하게 알아봅시다.

전제조건

앞의 과정을 다 끝내고 와야 합니다. ROS2 와 navigation2 의 기본 개념이 없으면 이해하기 힘들 수 있습니다.

앞에서 우리는 navigation2 를 시작할 때 필수적인 요소들에 대해서 공부했습니다.

1 Controllers 의 종류

아래와 같이 약 6가지 정도의 플래너가 존재한다. 현재 로봇에 사용중인 플래너는 DWB Controller 이다. 기본으로 설정되어 있는 컨트롤러다.

하나씩 순서대로 플래너에 대한 설명을 할 것이다.

Plugin Name	Creator	Description	Drivetrain support
DWB Controller	David Lu!!	A highly configurable DWA implementation with plugin interfaces	Differential, Omnidirectional, Legged
TEB Controller	Christoph Rösmann	A MPC-like controller suitable for ackermann, differential, and holonomic robots.	Ackermann, Legged, Omnidirectional, Differential
Regulated Pure Pursuit	Steve Macenski	A service / industrial robot variation on the pure pursuit algorithm with adaptive features.	Ackermann, Legged, Differential
MPPI Controller	Steve Macenski Aleksei Budyakov	A predictive MPC controller with modular & custom cost functions that can accomplish many tasks.	Differential, Omni, Ackermann
Rotation Shim Controller	Steve Macenski	A “shim” controller to rotate to path heading before passing to main controller for tracking.	Differential, Omni, model rotate in place
Graceful Controller	Alberto Tudela	A controller based on a pose-following control law to generate smooth trajectories.	Differential

각각의 내용들을 익히고 사용하고 싶은 컨트롤러를 사용해 볼 수 있습니다.

TEB 는 ROS2의 공식적인 지원을 중단하여 생략하겠습니다.

2 Controllers 기본 사용법

Github_에서 소스 코드를 확인하세요.

컨트롤러 서버는 스택의 컨트롤러 요청을 처리하고 플러그인 구현의 맵을 호스팅하는 서버를 구현합니다. 컨트롤러, 진행 체커 및 목표 체커에 대한 경로와 플러그인 이름을 입력하고 적절한 플러그인을 호출합니다. 또한 로컬 코스트맵을 호스팅합니다.

매개변수

controller_frequency

타입	기본값
double	20.0

설명

컨트롤러를 실행하는 주파수입니다(Hz).

use_realtime_priority

타입	기본값
bool	false

설명

코드베이스의 시간에 민감한 부분에 리소스를 더 잘 할당하기 위해 컨트롤러 서버에 소프트 실시간 우선 순위를 추가합니다. 이것은 시스템의 나머지 부분보다 컨트롤러의 실행 스레드를 더 높은 우선 순위로 설정하여 놓쳐진 루프 속도를 줄이기 위해 스케줄링 기한을 충족합니다(90). 이 기능을 사용하려면 다음을 사용하여 /etc/security/limits.conf 내부에 다음을 설정하여 사용자 공간에 우선 순위 권한을 부여합니다: “<username> soft rtprio 99 <username> hard rtprio 99”

action_server_result_timeout

타입	기본값	단위
double	10.0	초

설명

액션 서버가 결과를 생성하지 않은 경우 골 핸들을 폐기하는 시간 제한 값(초)입니다. 이것은 기본적으로 rcl에서 15분으로 설정되어 있었으나 이 PR #1012 에서 10초로 변경되었습니다. 대부분의 응용 프로그램에서는 서버 내의 액션이이 기간을 초과하지 않는 한이 기간을 조정할 필요가 없습니다. 이 문제는 OSRF와 함께 활동 중인 골 타임아웃을 방지하기 위한 다른 솔루션을 찾기 위해 제기되었으므로 이것은 반시시적인 임시 해결책입니다

controller_plugins

타입	기본값
vector<string>	[‘FollowPath’]

설명

처리 요청 및 매개변수를위한 컨트롤러 플러그인의 매핑 된 이름 목록입니다.

참고

이 목록에 정의된 각 플러그인 네임스페이스는 로드할 플러그인의 유형을 정의하는 plugin 매개변수를 가져야 합니다.

예제:

controller_server:
  ros__parameters:
    controller_plugins: ["FollowPath"]
    FollowPath:
      plugin: "dwb_core::DWBLocalPlanner"

progress_checker_plugins

타입	기본값
vector<string>	[“progress_checker”]

설명

로봇이 이동하는 진행률을 확인하는 진행 체커 플러그인에 대한 매핑 된 이름입니다. 이전에는 단일 문자열 플러그인이었습니다.

참고

정의된 플러그인 네임스페이스에는 로드할 플러그인 유형을 정의하는 plugin 매개변수가 있어야 합니다.

예제:

controller_server:
  ros__parameters:
    progress_checker_plugins: ["progress_checker"] # progress_checker_plugin: "progress_checker" For Humble and older
    progress_checker:
      plugin: "nav2_controller::SimpleProgressChecker"

goal_checker_plugins

타입	기본값
vector<string>	[“goal_checker”]

설명

목표 달성 여부를 확인하는 목표 체커 플러그인에 대한 매핑 된 이름입니다. 플러그인 수가 2개 이상인 경우 각 FollowPath 액션은 goal_checker_id 필드와 함께 목표 체커 플러그인 이름을 지정해야 합니다.

참고

정의된 플러그인 네임스페이스에는 로드할 플러그인 유형을 정의하는 plugin 매개변수가 있어야 합니다.

예제:

controller_server:
  ros__parameters:
    goal_checker_plugins: ["goal_checker"]
    goal_checker:
      plugin: "nav2_controller::SimpleGoalChecker"

min_x_velocity_threshold

타입	기본값
double	0.0001

설명

컨트롤러 서버는 컨트롤러 플러그인으로 보내기 전에 받은 오도메트리 메시지의 속도 부분을 필터링합니다. 이 임계 값을 아래의 오도메트리 값(m/s)으로 설정합니다.

min_y_velocity_threshold

타입	기본값
double	0.0001

설명

컨트롤러 서버는 컨트롤러 플러그인으로 보내기 전에 받은 오도메트리 메시지의 속도 부분을 필터링합니다. 이 임계 값을 아래의 오도메트리 값(m/s)으로 설정합니다. 비 홀로노믹 로봇을 위해.

min_theta_velocity_threshold

타입	기본값
double	0.0001

설명

컨트롤러 서버는 컨트롤러 플러그인으로 보내기 전에 받은 오도메트리 메시지의 속도 부분을 필터링합니다. 이 임계 값을 아래의 오도메트리 값(rad/s)으로 설정합니다.

failure_tolerance

타입	기본값
double	0.0

설명

호출된 컨트롤러 플러그인이 실패할 수 있는 최대 기간(즉, 플러그인의 computeVelocityCommands 함수가 예외를 throw 할 때)은 nav2_msgs::action::FollowPath 액션이 실패하기 전에 지정합니다. 특별한 값을 -1.0으로 설정하면 무한대이고, 0으로 설정하면 비활성화되며 적절한 타임아웃을 위해 양수 값을 설정합니다.

speed_limit_topic

타입	기본값
string	“speed_limit”

설명

구독 할 속도 제한 토픽 이름입니다. 이것은 속도 필터에 의해 발행 될 수 있습니다 (speed_filter 구성 페이지를 참조하세요). 속도 필터없이도 이를 사용할 수 있습니다. 외부 서버에서 이러한 메시지 를 게시하는 경우도 있습니다.

odom_topic

타입	기본값
string	“odom”

설명

속도의 즉각적인 측정을 받을 토픽입니다.

enable_stamped_cmd_vel

타입	기본값
bool	false

설명

geometry_msgs::msg::Twist 또는 geometry_msgs::msg::TwistStamped 속도 데이터를 사용할지 여부입니다. True는 TwistStamped를 사용하고, false는 Twist를 사용합니다.

제공된 플러그인

아래에 나열된 플러그인은 nav2_controller 네임 스페이스 내에 있습니다.

기본 플러그인

progress_checker_plugins, goal_checker_plugin 또는 controller_plugins 매개변수가 재정의되지 않은 경우 다음 기본 플러그인이 로드됩니다:

네임스페이스	플러그인
“progress_checker”	“nav2_controller::SimpleProgressChecker”
“goal_checker”	“nav2_controller::SimpleGoalChecker”
“FollowPath”	“dwb_core::DWBLocalPlanner”

위의 코드를 사용하여 컨트롤러 서버 설정을 설명했습니다.

Example

controller_server:
  ros__parameters:
    use_sim_time: True
    controller_frequency: 20.0
    min_x_velocity_threshold: 0.001
    min_y_velocity_threshold: 0.5
    min_theta_velocity_threshold: 0.001
    failure_tolerance: 0.3
    odom_topic: "odom"
    progress_checker_plugins: ["progress_checker"] # progress_checker_plugin: "progress_checker" For Humble and older
    goal_checker_plugins: ["goal_checker"] # goal_checker_plugin: "goal_checker" For Galactic and older
    controller_plugins: ["FollowPath"]
    progress_checker:
      plugin: "nav2_controller::SimpleProgressChecker"
      required_movement_radius: 0.5
      movement_time_allowance: 10.0
    goal_checker:
      plugin: "nav2_controller::SimpleGoalChecker"
      xy_goal_tolerance: 0.25
      yaw_goal_tolerance: 0.25
      stateful: True
    FollowPath:
      plugin: "dwb_core::DWBLocalPlanner"

요약

컨트롤러의 종류에 대해서 배웠습니다.

컨트롤러의 기본 설정법에 대해서 배웠습니다.

아무 설정을 하지 않아도 progress_checker_plugins, goal_checker_plugin, controller_plugins 가 기본 값으로 지정 됩니다.

다음 단계

다음 과정에선 사용할 수 있는 각각의 컨트롤러의 내용에 대해서 배워 볼 것이다. 가장 먼저는 DWBLocalPlanner 입니다.