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ROSのLidarSLAMまとめ

Last updated at Posted at 2017-05-27

目的

LidarからのTopic:sensor_msgs/LaserScanに対応している車輪ロボット向けのROSの2D/3D-SLAMパッケージをまとめた。Lidar単体では、原理上3DOF(X方向・Y方向・θ方向)姿勢までしか検出できないが、パッケージによっては、Lidar+IMU or Lidar+回転雲台を使って、6DOF(X方向・Y方向・θ方向)姿勢を検出できるものもある。
これ以外にもROSにはSLAMパッケージがあるが、個人的に使ったことあるものを記載。

一覧

名前 作者 アルゴリズム loop closure DOF(検出姿勢の自由度) 補足
Gmapping フライブルク大学, サピエンツァ大学,チューリッヒ工科大学 Rao-Blackwell定理を用いた Particle Filter 3DOF(Odom+Lidar) 最もメジャー
Hector SLAM ダルムシュタット工科大学 Scan-Matching +拡張カルマンフィルタ 3DOF(Lidar) 6DOF(IMU+Lidar) RoboCup 2011向けに開発・odometoryフリー動作可
Karto SLAM SRI International Graph-based SLAM 3DOF(Odom+Lidar)
Google Cartographer Google Graph-based SLAM 3DOF(Lidar) 6DOF(IMU+Lidar) odometoryフリー動作可・現時点OpenSourceの2D-SLAMではロバスト性最も良い?(2017/5)
Ethzasl icp mapping チューリッヒ工科大学 ICP-based SLAM 3DOF(Lidar) 6DOF(RDB-D Camera/3D-Lidar)

上記のモジュールはROS上の互換性であり、
map→odom→base_footprint→base_link→base_scanのtfを発行していれば、
下記のlaunchファイルを使って呼び出すことで、map topicを発行することができる。

動作確認環境

Ubuntu16.04 (x64)
ROS Kinetic


・Gmapping

Improved Techniques for Grid Mapping with Rao-Blackwellized Particle Filters
http://www.openslam.org/gmapping

ROSWiki: http://wiki.ros.org/gmapping
Github: https://github.com/ros-perception/slam_gmapping

Install:

$ sudo apt-get install ros-kinetic-gmapping 

Launch:

<?xml version="1.0"?>
<launch>
  <node pkg="gmapping" type="slam_gmapping" name="kobuki_slam_gmapping" output="screen">
    <remap from="scan" to="scan"/>
    <param name="base_frame" value="base_footprint"/>
    <param name="odom_frame" value="odom"/>
    </node>
</launch>

・Hector SLAM

A Flexible and Scalable SLAM System with Full 3D Motion Estimation

ROSWiki: http://wiki.ros.org/hector_slam
Github: https://github.com/tu-darmstadt-ros-pkg/hector_slam

Install:

$ sudo apt-get install ros-indigo-hector-*

Launch:

<?xml version="1.0"?>

<launch>
  <param name="pub_map_odom_transform" value="true"/> 
  <param name="map_frame" value="map"/> 
  <param name="base_frame" value="base_frame"/> 
  <param name="odom_frame" value="odom"/>

  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="map_2_odom" args="0 0 0 0 0 0 /map /odom 100"/>
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_link_2_base_stabilized_link" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /_base_stabilized 100"/> 
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_stablized_2_base_frame" args="0 0 0 0 0 0 /_base_stabilized /base_frame 100"/> 
  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="base_2_nav_link" args="0 0 0 0 0 0 /base_frame /nav 100"/>

  <include file="$(find hector_slam_example)/launch/default_mapping.launch"/> 
  <include file="$(find hector_geotiff)/launch/geotiff_mapper.launch"/>

</launch>

・Karto SLAM

kartorobotics: https://www.kartorobotics.com/
ROSwiki: http://wiki.ros.org/karto
Github: https://github.com/ros-perception/open_karto

Install:

$ sudo apt-get install ros-indigo-open-karto 
$ sudo apt-get install ros-indigo-slam-karto 

Launch:

<?xml version="1.0"?>
<launch>
  <node pkg="slam_karto" type="slam_karto" name="slam_karto" output="screen">
    <remap from="scan" to="scan"/>
</launch>

・Google Cartographer

Real-Time Loop Closure in 2D LIDAR SLAM

https://google-cartographer.readthedocs.io/en/latest/
Github: https://github.com/googlecartographer/cartographer

Install:

Google Cartographer+Gazeboで地図をつくる


・Ethzasl icp mapping

チューリッヒ工科大が公開している、ROSのICPのSLAMモジュール。
RGB-Dカメラ・3D-Lidarからの3Dのポイントクラウド入力を前提としているが、Lidarでも動作可能。
やや古く、最新のROS環境でコンパイル通すには手間がかかる。

WillowGarage Blog: Real-Time Modular 3D Mapping
ethz-asl/ethzasl_icp_mapping Github
ROS WIKI ethzasl_icp_mapping

Install:

ROSでETH Zurichの3D-SLAMを動かしてみた。


参考資料:
RPLidar For ROS Based SLAM and Navigation/SLAMTEC
An Evaluation of 2D SLAM Techniques Available in Robot Operating System
An Evaluation of 2D SLAM Techniques Available in Robot Operating System (ROS)

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