基于 Point-Lio 和 Mid360 的哨兵导航方案

For RMUL 2024, shared by Haoqin Hong@SWU GKD

我们在本赛季采用的边缘计算设备从 Nvidia Jetson NX 改为了 NUC，这意味着我们不能采用需要 GPU CUDA 加速的部署方案，同时由于 CPU 的多线程优势，采用 ROS 来进行线程分配是很有必要的。SLAM 算法方面我们基于 HKU 开源的 Fast-Lio 和 Point-Lio 等前沿开源工作开发了我们的自动哨兵机器人。

Ubuntu 22.04

1.Docker 部署 ROS Noetic

因为 ROS 是面向操作系统的语言，所以 ROS1 只适配 Ubuntu 20.04 及以下的版本， Ubuntu 22.04 只适配 ROS2 （ROS Humble）的版本，而 ROS 依赖的版本向下兼容比较糟糕，而目前的 SLAM 算法大部分都是基于 ROS1 的项目，所以建议采用 Docker 的方法来在 Ubuntu 22.04 上部署 ROS1。

Docker 官方安装文档：https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/

使用阿里云一键安装：

curl -fsSL https://get.docker.com | bash -s docker --mirror Aliyun

拉取 Docker + ROS Noetic 的虚拟环境

sudo docker pull osrf/ros:noetic-desktop-full

查看是否安装成功

sudo docker images

新建 ROS Noetic 的 Docker 容器

由于第一步安装的ROS是没有实际项目所需要的环境依赖，所以我们需要编写一个Dockerfile文件，用这个文件重新创建一个带依赖的ROS镜像。

该文件随便放一个文件夹：

touch Dockerfile

dockerfile文件内容如下：

FROM osrf/ros:noetic-desktop-full
 
# 如果机器带显卡，可以放开这里，我没用到，所以注释了
# ENV NVIDIA_VISIBLE_DEVICES \
# ${NVIDIA_VISIBLE_DEVICES:-all}
 
# ENV NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES \
# ${NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES:+$NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES,}graphics
 
# 自己需要什么依赖在这里加即可
RUN apt-get update && \
apt-get install -y \
libeigen3-dev \
libgoogle-glog-dev \
vim

在该文件路径下，打开终端，执行命令：（其中 ros1 为镜像的名称，可自定义）

sudo docker build -f Dockerfile -t ros1 .

执行完后用命令查看是否成功创建 ros1 这个镜像，有这个镜像则成功

sudo docker images

执行命令利用上一步创建的镜像来创建容器：（其中 -v$(pwd):/data参数是指将当前目录挂载到ROS容器根目录data文件夹下，可以用来和宿主机进行文件交换）

sudo docker run --privileged --name my_ros_container -it -v /dev:/dev -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -v /home/phoenixkite-nuc/桌面:/ws_ros -e DISPLAY=$DISPLAY --network host ros1 bash

新开一个终端，进入容器然后开始操作

查看容器ID及状态：

sudo docker ps -a

sudo docker exec -it [CONTAINER ID] bash
source ros_entrypoint.sh
roscore &
rviz

2. 编译Livox-SDK2

官方地址：https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK2

git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK2.git
cd ./Livox-SDK2/
mkdir build
cd build
cmake .. && make
sudo make install

3.安装Livox-SKD

官方地址：https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK.git

退出到 home 目录再输入以下命令：

git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK.git
cd Livox-SDK
cd build && cmake ..
make
sudo make install

如果 cmake 编译报错，可以在 /home/Livox-SDK/sdk_core/src/base 的 thread_base.h 文件夹中加入头文件

#include <memory>

4.编译livox_ros_driver2

官方地址：https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver2

git clone https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver2.git ws_livox/src/livox_ros_driver2

记得要克隆 Livox-SDK2 包，这里我们要把安装位置选在 livox_ros_driver2 相同目录下，也就是要在工作空间ws_livox的src目录下打开终端

git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK2.git
cd ./Livox-SDK2/
mkdir build
cd build
cmake .. && make -j
sudo make install

然后终端进入到/src/livox_ros_driver2目录下

source /opt/ros/noetic/setup.sh
./build.sh ROS1

血的教训，一定要退出 Anaconda，debug 了很久才发现问题！

conda deactivate

5.运行Livox ROS Driver 2

source ../../devel/setup.sh
roslaunch livox_ros_driver2 [launch file]

A rviz launch example for HAP LiDAR would be:

roslaunch livox_ros_driver2 rviz_HAP.launch

6.安装必须的库

打开github库中的sentry_ros_3d或已经下载到本地的代码打开“rosenvironment.sh"文件

使用mid360和Point lio进行导航部署需安装以下库

sudo apt-get install ros-noetic-pcl-conversions
sudo apt-get install libeigen3-dev
sudo apt-get install ros-noetic-serial
sudo apt-get install ros-noetic-move-base-msgs
sudo apt-get install ros-noetic-move-base
sudo apt-get install ros-noetic-map-server
sudo apt-get install ros-noetic-global-planner
sudo apt-get install ros-noetic-laser-filters
sudo apt-get install ros-noetic-teb-local-planner
sudo apt-get install ros-noetic-dwa-local-planner
sudo apt-get install ros-noetic-tf2-sensor-msgs
sudo apt-get install ros-noetic-octomap-ros #安装octomap
sudo apt-get install ros-noetic-octomap-msgs
sudo apt-get install ros-noetic-octomap-server
sudo apt-get install ros-noetic-octomap-rviz-plugins
sudo apt-get install ros-noetic-move-base-flex

7.创建用于C板虚拟串口的udev别名

打开代码目录sentry_ros_3d/src/simple_robot/udev输入以下命令

sudo sh setup.sh

8. 编译构建

colcon是ROS构建工具catkin_make、catkin_make_isolated、catkin_tools和ament_tools的迭代。colcon目标是做一个通用构建工具（universal build tool），能够构建ROS1和ROS2的包，同时也能够构建一些非ROS包。ROS中，catkin_make、catkin_make_isolated、catkin_tools、ament_tools将逐步被colcon取代

在 sentry_ros_3d 打开终端按顺序执行以下命令

catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="robot_msgs"
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="livox_ros_driver2"
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="livox_ros_driver"
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="fast_lio"
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES=""

如果报错

CMake Error at CMakeLists.txt:1:
  Parse error.  Expected a command name, got unquoted argument with text
  "/opt/ros/noetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake".

进入 src 中删除 CMakeList.txt,然后打开终端执行：

catkin_init_workspace