# 10.1 Navigation Stack ## 10.1.1 Navigation Stack Navigation Stack是一個ROS的metapackage，里面包含了ROS在路徑規劃、定位、地圖、異常行為恢復等方面的package，其中運行的算法都堪稱經典。Navigation Stack的主要作用就是路徑規劃，通常是輸入各傳感器的數據，輸出速度。一般我們的ROS都預裝了Navigation。 Navigation Stack的源代碼位于https://github.com/ros-planning/navigation，包括了以下幾個package： | 包名 | 功能 | | :------: | :------: | | amcl | 定位 | | fake_localization | 定位 | | map_server | 提供地圖 | | move_base | 路徑規劃節點 | | nav_core | 路徑規劃的接口類，包括base_local_planner、base_global_planner和recovery_behavior三個接口 | | base_local_planner | 實現了Trajectory Rollout和DWA兩種局部規劃算法 | | dwa_local_planner| 重新實現了DWA局部規劃算法| | parrot_planner| 實現了較簡單的全局規劃算法| | navfn| 實現了Dijkstra和A*全局規劃算法| | global_planner| 重新實現了Dijkstra和A*全局規劃算法| | clear_costmap_recovery| 實現了清除代價地圖的恢復行為| | rotate_recovery| 實現了旋轉的恢復行為| | move_slow_and_clear| 實現了緩慢移動的恢復行為| | costmap_2d| 二維代價地圖| | voxel_grid| 三維小方塊（體素？）| | robot_pose_ekf|機器人位姿的卡爾曼濾波| 這么多package，你可能會覺得很亂，不過擔心，在使用中其實還是比較簡單的，我們接下來會對常用的主要功能進行介紹。 ## 10.1.2 Navigation工作框架 機器人的自主導航功能基本全靠Navigation中的pacakge，來看這張圖：  上圖中位于導航功能正中心的是`move_base`節點，可以理解為一個強大的路徑規劃器，在實際的導航任務中，你只需要啟動這一個node，并且給他提供數據，就可以規劃出路徑和速度。 `move_base`之所以能做到路徑規劃，是因為它包含了很多的插件，像圖中的白色圓圈`global_planner`、`local_planner`、`global_costmap`、`local_costmap`、`recovery_behaviors`。這些插件用于負責一些更細微的任務：全局規劃、局部規劃、全局地圖、局部地圖、恢復行為。而每一個插件其實也都是一個package，放在Navigation Stack里。 關于move_base我們后面會進一步介紹，先來看看`move_base`外圍有哪些輸入輸出。 ### 輸入 * `/tf`:提要提供的tf包括`map_frame`、`odom_frame`、`base_frame`以及機器人各關節之間的完成的一棵tf樹。 * `/odom`:里程計信息 * `/scan`或`/pointcloud`:傳感器的輸入信息，最常用的是激光雷達(sensor_msgs/LaserScan類型)，也有用點云數據(sensor_msgs/PointCloud)的。 * `/map`：地圖，可以由SLAM程序來提供，也可以由`map_server`來指定已知地圖。 以上四個Topic是必須持續提供給導航系統的，下面一個是可隨時發布的topic： * `move_base_simple/goal`:目標點位置。 有幾點需要注意： 1.move_base并不會去發布tf，因為對于路徑規劃問題來說，假設地圖和位置都是已知的，定位和建圖是其他節點的事情。 2.sensor_topics一般輸入是激光雷達數據，但也有輸入點云的情況。 3.圖中map_server是灰色，代表可選，并不表示`/map`這個topic是可選，必須提供地圖給move_base。 ### 輸出 * `/cmd_vel`:`geometry_msgs/Twist`類型，為每一時刻規劃的速度信息。