【踩坑记录】Slam-Gmapping建图失败--已解决

目录

【场景】仿真小车在Gazebo上进行Gmapping

步骤：

问题：

【填坑过程】

【知识储备】

【解决办法】

【修改尝试-0】

 【结论-0】odom由一个发布者发布

【修改尝试-1】

【结论-1】odom信息由模型中的URDF决定

【修改尝试-2】

【结论-2】关闭Gazebo发布OdomTF可以避免让Gampping意外死掉，但是缺少了odom到base_footprint的连接

【修改尝试-3】

【结论-3】自添加odom到base_footprint的TF转换还是会让gmapping死掉

【踩坑分析-2】从成功例子入手

【修改尝试-4】

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【场景】仿真小车在Gazebo上进行Gmapping

步骤：

运行roslaunch spark1_description spark_gmapping_slam_gazebo_rviz.launch

问题：

[ WARN] [1642146649.678388245, 0.303000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame odom at time 0.353000 according to authority unknown_publisher

[spark_slam_gmapping-4] process has died [pid 27710, exit code -11, cmd /home/nx_ros/spark-slam-gazebo/devel/lib/gmapping/slam_gmapping __name:=spark_slam_gmapping __log:=/home/nx_ros/.ros/log/af99f9d2-750e-11ec-b97d-7f03d0e3bbcd/spark_slam_gmapping-4.log].

可见gmapping已死掉，在rviz上查看

 rviz上显示no map received，应该是gmapping死掉的原因

使用rqt_tf_tree查看

rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree

截取关键部分，同样看不见map的tf转换关系。

spark_gmapping_slam_gazebo_rviz.launch文件内容如下：

<?xml version="1.0"?>
<launch>

    <!-- 设置launch文件的参数 -->
    <!--<arg name="world_name" value="$(find spark1_description)/worlds/cloister.world"/> -->
    <arg name="paused" default="false"/>
    <arg name="use_sim_time" default="true"/>
    <arg name="gui" default="true"/>
    <arg name="headless" default="true"/>
    <arg name="debug" default="false"/>
    <arg name="model" default="$(find spark1_description)/urdf/spark1_description_gmapping.urdf"/>
    <!--<arg name="configuration_basename" default="spark_lds_2d.lua"/>/-->
   
    <!-- 运行gazebo仿真环境 -->
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <!--<arg name="world_name" value="$(arg world_name)" /> -->
        <arg name="debug" value="$(arg debug)" />
        <arg name="gui" value="$(arg gui)" />
        <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
        <arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
        <arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
    </include>  	
    
        <!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态  -->
        <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node>

        <!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf  -->
        <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"  output="screen" >
            <param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
        </node>

	<!--添加TF转换（map to odom）
      <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="map_to_odom" args="0 0 0 0 0 0 1 map odom 50" />  -->
      
      <!--添加TF转换（odom to base_footprint）
      <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_to_base_footprint" args="0 0 0 0 0 0 1 odom base_footprint 50" /> --> 

    	<!-- 在gazebo中加载机器人模型-->
    	<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(arg model)" />
    	<node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
          	args="-unpause -urdf -model marobot1 -param robot_description -x 0.0 -y 0.0"/>
	
	<!-- Rviz -->
	<arg name="rvizconfig" default="$(find spark1_description)/rviz/gr.rviz" />
  	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(arg rvizconfig)" required="true" />
  
    	<!-- SLAM: gmapping -->
  	<include file="$(find spark1_description)/launch/spark_gmapping.launch" />
  	 
  	
  	
	<!--创建新的终端，spark键盘控制 “wsad”分别代表“前后左右”-->
  	<node pkg="spark_teleop" type="keyboard_control.sh" name="kc_2d" />
  	
	<!--创建新的终端，确定是否保存地图
  	<node pkg="spark_teleop" type="cmd_save_map.sh" name="csm_2d" />-->



</launch>

其中模型文件关键部分如下：

<gazebo>
         <plugin name="differential_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
	  
	    <alwaysOn>true</alwaysOn>
	    <updateRate>50</updateRate>
	    <leftJoint>left_wheel_joint</leftJoint>
    	<rightJoint>right_wheel_joint</rightJoint>
	    <wheelSeparation>0.281</wheelSeparation>
	    <wheelDiameter>0.068</wheelDiameter>
	    <torque>0.1</torque>
	    <rosDebugLevel>na</rosDebugLevel>
	     <!--     -->                 
	    <publishOdomTF>true</publishOdomTF> 
	    <odometryTopic>odom</odometryTopic>
	    <odometryFrame>odom</odometryFrame> 
	   
	    <publishWheelTF>false</publishWheelTF> 
	    <wheelTorque>5</wheelTorque>
	    <publishTf>1</publishTf>
	    <wheelAcceleration>1</wheelAcceleration>
	    <commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
	    <robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
	    <publishWheelJointState>false</publishWheelJointState>
	    <legacyMode>true</legacyMode>
	  </plugin>
</gazebo>

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【填坑过程】

以下，将作为填坑所做功夫，同时也为让思路更加清晰，文笔更加严谨。若填坑成功，会将成功方法置顶，相反，若无成功方法，即是仍在为此努力中。

【知识储备】

gmapping对硬件要求：

        1.移动机器人可发布里程计信息，即topic---/odom

        2.移动机器人可发布雷达信息，即topic---/scan

gmapping订阅的话题：

        1.tf (tf/tfMessage)---用于雷达、底盘与里程计之间的坐标变换消息。

        2.scan(sensor_msgs/LaserScan)---SLAM所需的雷达信息。

从上可以清晰知道gmapping获取此类信息的原因和用途。

关于gmapping的坐标转换（TF transform）

        1.所需的的坐标转换

                a）雷达坐标系→基坐标系：一般由 robot_state_publisher 或 static_transform_publisher 发布。

                b）基坐标系→里程计坐标系（base_footprint→odom）：一般由里程计节点发布。

        2.发布的坐标转换

               地图坐标系→里程计坐标系(map→odom)：地图到里程计坐标系之间的变换。

关于gmapping更多信息可查看http://wiki.ros.org/gmapping

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【解决办法】

首先保证启动仿真环境时，TF转换是正确的，而且gmapping获取的雷达话题也是正确的

URDF文件修改如下：

 启动后用rqt_tf_tree查看

 确保odom-->base_link,base-->virtual_lidar_link(发布/scan的关节)能够正确连接

用rostopic echo /scan,查看scan是否有数据.

问题综述，启动仿真环境和小车没有问题，一启动gmapping就挂掉，而且在报错信息上看不到有用信息，查看spark_gmapping.launch

一开始文件中关于启动gmapping节点如下

<node pkg="gmapping" type="slam_gmapping" name="spark_slam_gmapping" output="log">

output为log，也就不输出到终端，看不到相关信息

更改为输出到screen

<node pkg="gmapping" type="slam_gmapping" name="spark_slam_gmapping" output="screen">

如此，相关信息就会显示在终端上，再次按上述步骤启动

[ INFO] [1644392639.562246850, 6.522000000]: Laser is mounted upwards.
[spark_slam_gmapping-1] process has died [pid 28900, exit code -11, cmd /opt/ros/noetic/lib/gmapping/slam_gmapping scan:=/scan __name:=spark_slam_gmapping __log:=/home/nx_ros/.ros/log/03c0d4a0-897c-11ec-9bcf-e96662a23c5b/spark_slam_gmapping-1.log].
log file: /home/nx_ros/.ros/log/03c0d4a0-897c-11ec-9bcf-e96662a23c5b/spark_slam_gmapping-1*.log

 出现Laser is mounted upwards.的信息，根据博客Gmapping报错 ：[mapping-4] process has died 的可能解决原因与解决方法_wongHome的博客-CSDN博客

Gmapping 只适用于 单帧二维激光点数小于1440的点，如果单帧激光点数大于1440，那么就会出现[mapping-4] process has died 这样的问题。
所以把单帧二维激光点数配置为1440，就可以正常进行建图了。

将URDF文件中的virtual_lidar_link部分的samples修改成1200

 保存后，重新启动,建图效果如下

 出现有漂移的现象，影响不大

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【修改尝试-0】

下面为踩坑记录，只当作记录，不需要继续看下去。

下面为踩坑记录，只当作记录，不需要继续看下去。

下面为踩坑记录，只当作记录，不需要继续看下去。

对于出错的[spark_slam_gmapping-4] ，由于从提示的信息看不出来是什么问题，先从warn部分看起

[ WARN] [1642146649.678388245, 0.303000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame odom at time 0.353000 according to authority unknown_publisher

从字面猜测，可能是由于多个发布者重复发布/odom，再次启动launch文件

roslaunch spark1_description spark_gmapping_slam_gazebo_rviz.launch

另开终端，使用rostopic info 查看

rostopic info /odom

结果如下:

 【结论-0】odom由一个发布者发布

【修改尝试-1】

【修改部分】从中可以看出是由gazebo发出，推测是模型URDF中决定，修改URDF文件odom部分

   <publishOdomTF>true</publishOdomTF> 
   <odometryTopic>odom1</odometryTopic>
   <odometryFrame>odom1</odometryFrame> 

修改gmapping上订阅的odom名称，再次启动launch文件，修改rviz上的Fixed Frame，并由rostopic info 查看

 同理由rqt_tf_tree查看，也同样获得和之前一样的结果，gmapping仍然死掉，区别仅仅在odom的名称上。

【结论-1】odom信息由模型中的URDF决定

【修改尝试-2】

【修改部分】当将 odom名称设回原来值，并将URDF文件中的<publishOdomTF>true</publishOdomTF>设为false后

 <publishOdomTF>false</publishOdomTF> 

再次启动，gmapping没有死掉，rviz中修改Fixed Frame，在gazebo中添加障碍物

仍出现no map received现象

报错信息为

[ WARN] [1642153099.373592268, 0.226000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame odom at time 0.276000 according to authority unknown_publisher

[ WARN] [1642153121.976280751, 15.176000000]: MessageFilter [target=odom ]: Dropped 100.00% of messages so far. Please turn the [ros.gmapping.message_filter] rosconsole logger to DEBUG for more information.

 使用rqt_tf_tree查看

可以看到odom与base_footprint的连接已断掉，但map已与odom相连，原因是因为URDF文件中将<publishOdomTF>设为false了，且gmapping正常运行中。

【结论-2】关闭Gazebo发布OdomTF可以避免让Gampping意外死掉，但是缺少了odom到base_footprint的连接

【修改尝试-3】

【修改部分】目前缺少了odom到base_footprint的TF转换，尝试在launch文件中添加相应的tf关系转换

在spark_gmapping_slam_gazebo_rviz.launch文件中添加以下信息

  <!--添加TF转换（odom to base_footprint） -->
      <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_to_base_footprint" args="0 0 0 0 0 0 1 odom base_footprint 50" /> 

 其中所选范围即为新添加部分，运行查看效果

报错消息：

[ WARN] [1642212245.857175022, 0.226000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame odom at time 0.276000 according to authority unknown_publisher
[spark_slam_gmapping-9] process has died [pid 13769, exit code -11, cmd /home/nx_ros/spark-slam-gazebo/devel/lib/gmapping/slam_gmapping __name:=spark_slam_gmapping __log:=/home/nx_ros/.ros/log/68a5e4e8-75a7-11ec-9515-adb2ca252e1d/spark_slam_gmapping-9.log].

 

 用rqt_tf_tree查看

【结论-3】自添加odom到base_footprint的TF转换还是会让gmapping死掉

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【踩坑分析-2】从成功例子入手

参照古月老师的slam教学例子（gmapping_slam）

启动成功后，用rqt_tf_tree查看

 再去观察模型的URDF文件

     <gazebo>
            <plugin name="differential_drive_controller"
                    filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
                <rosDebugLevel>Debug</rosDebugLevel>
                <publishWheelTF>true</publishWheelTF>
                <robotNamespace>/</robotNamespace>
                <publishTf>1</publishTf>
                <publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
                <alwaysOn>true</alwaysOn>
                <updateRate>100.0</updateRate>
                <legacyMode>true</legacyMode>
                <leftJoint>left_wheel_joint</leftJoint>
                <rightJoint>right_wheel_joint</rightJoint>
                <wheelSeparation>${wheel_joint_y*2}</wheelSeparation>
                <wheelDiameter>${2*wheel_radius}</wheelDiameter>
                <broadcastTF>1</broadcastTF>
                <wheelTorque>30</wheelTorque>
                <wheelAcceleration>1.8</wheelAcceleration>
                <commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
                <odometryFrame>odom</odometryFrame>
                <odometryTopic>odom</odometryTopic>
                <robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
            </plugin>
        </gazebo>

分析得知，古月老师的这份URDF文件，是将publishWheelTF，publishWheelJointState，设为true的，同时，publishOdomTF默认值也应为true

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【修改尝试-4】

【修改部分】将我的机器人模型URDF中的publishWheelTF，publishWheelJointState和publishOdomTF设为true

         <plugin name="differential_drive_controller" filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
      
        <alwaysOn>true</alwaysOn>
        <updateRate>50</updateRate>
        <leftJoint>left_wheel_joint</leftJoint>
        <rightJoint>right_wheel_joint</rightJoint>
        <wheelSeparation>0.281</wheelSeparation>
        <wheelDiameter>0.068</wheelDiameter>
        <torque>0.1</torque>
        <rosDebugLevel>na</rosDebugLevel>
         <!--     -->                 
        <publishOdomTF>true</publishOdomTF>
        <odometryTopic>odom</odometryTopic>
        <odometryFrame>odom</odometryFrame>
       
        <publishWheelTF>true</publishWheelTF>
        <wheelTorque>5</wheelTorque>
        <publishTf>1</publishTf>
        <wheelAcceleration>1</wheelAcceleration>
        <commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
        <robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
        <publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
        <legacyMode>true</legacyMode>
      </plugin>
    </gazebo>

再次运行，出现以下错误

[ WARN] [1642386626.865860385, 0.895000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame left_wheel_link at time 0.893000 according to authority unknown_publisher
[ WARN] [1642386626.865975309, 0.895000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame right_wheel_link at time 0.893000 according to authority unknown_publisher
[spark_slam_gmapping-8] process has died [pid 6168, exit code -11, cmd /home/nx_ros/spark-slam-gazebo/devel/lib/gmapping/slam_gmapping __name:=spark_slam_gmapping __log:=/home/nx_ros/.ros/log/6ba24ef6-773d-11ec-ba9f-c313f8c7be2f/spark_slam_gmapping-8.log].
log file: /home/nx_ros/.ros/log/6ba24ef6-773d-11ec-ba9f-c313f8c7be2f/spark_slam_gmapping-8*.log
[ WARN] [1642386626.920107925, 0.934000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame left_wheel_link at time 0.933000 according to authority unknown_publisher
[ WARN] [1642386626.920155923, 0.934000000]: TF_REPEATED_DATA ignoring data with redundant timestamp for frame right_wheel_link at time 0.933000 according to authority unknown_publisher

 运行rqt_tf_tree查看

 left_wheel_link和right_wheel_link会连接到base_footprint上

查看URDF文件中关于 left_wheel_link和right_wheel_link的部分

 文件中父关节应为base_link