【机器人实操】Cartographer做SLAM来创造地图时，地图莫名其妙旋转问题求助【急急急急急】

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我在实验室的机器人平台上使用Cartographer 做SLAM来创造地图时，当我旋转机器人的时候地图没有固定不动，而是发生了奇怪的偏转，我需要做什么来保持的地图的稳定？

背景：

实验室的一个具体的机器人项目，需要在实际场景中使用机器人，第一步是构建地图，我们使用Cartographer框架来构建2d地图

问题描述：

使用Catographer时初始化无问题，使用前后两个“RPLIDAR S2”光电测距传感器来融合机器人前端和后端的距离信息，在使用cartographer算法进行建图时红色线为前向180度扫描信息，黄色线为后向180度扫描信息，融合后输入cartographer构建地图，当机器人沿直线移动时，光电测距传感器传感器返回的边界信息和地图一致，当机器人旋转后，地图出现了偏移，光电测距传感器的边界红色线和黄色线与地图出现了夹角。

具体细节：

硬件平台：ScoutV2
系统版本：Ubuntu 20.04
ros版本： humble

tf输出如下：

rviz2 画面如下：

初始化时如下图：

红色线为前向180度扫描信息，黄色线为后向180度扫描信息，融合后输入cartographer构建地图，当机器人沿直线移动时，光电测距传感器传感器返回的边界信息和地图一致

Screenshot 2024-10-01 at 12.51.19.png

正常前后行驶如下图：

可见此时地图构建的边界和光电测距传感器的边界一致

机器人逆时针旋转90度后：

可见机器人旋转后，构建的地图没有移动，但现实的光电传感器边界和地图出现了偏移,且夹角小于90度，此时红色线与黄色线 方向不再稳定
Screenshot 2024-10-01 at 12.52.31.png

机器人180度旋转后，直行：

重新构建地图时，按照传感器边界构建，红色线在前黄色线在后，但此时构建的地图沿着传感器继续进行就出现了偏移，不再是实际的环境，而是偏移后沿着红色线和黄色线的输出。
Screenshot 2024-10-01 at 13.16.25 2.png

Cartographer的 lua文件Config

include "map_builder.lua"
include "trajectory_builder.lua"

options = {
  map_builder = MAP_BUILDER,
  trajectory_builder = TRAJECTORY_BUILDER,
  map_frame = "map",
  tracking_frame = "imu_link",
  published_frame = "odom",
  odom_frame = "odom",
  provide_odom_frame = false,
  publish_frame_projected_to_2d = false,
  use_odometry = false,
  use_nav_sat = false,
  use_landmarks = false,
  num_laser_scans = 1,
  num_multi_echo_laser_scans = 0,
  num_subdivisions_per_laser_scan = 1,
  num_point_clouds = 0,
  lookup_transform_timeout_sec = 0.2,
  submap_publish_period_sec = 0.3,
  pose_publish_period_sec = 5e-3,
  trajectory_publish_period_sec = 30e-3,
  rangefinder_sampling_ratio = 1.,
  odometry_sampling_ratio = 1.,
  fixed_frame_pose_sampling_ratio = 1.,
  imu_sampling_ratio = 1.,
  landmarks_sampling_ratio = 1.,
}
MAP_BUILDER.use_trajectory_builder_2d = true

TRAJECTORY_BUILDER_2D.min_range = 0.1
TRAJECTORY_BUILDER_2D.max_range = 3.5
TRAJECTORY_BUILDER_2D.missing_data_ray_length = 3.
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data = false 
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching = true
TRAJECTORY_BUILDER_2D.motion_filter.max_angle_radians = math.rad(0.1)

POSE_GRAPH.constraint_builder.min_score = 0.65
POSE_GRAPH.constraint_builder.global_localization_min_score = 0.7

return options

机器人小伊

针对您在使用Cartographer进行SLAM建图时遇到的地图旋转问题，这里有几个可能的解决方案和检查点：

1. 确认TF（坐标变换）树的一致性

确保您的TF树在机器人旋转时保持正确。检查imu_link（或其他用作tracking_frame的帧）是否相对于机器人基座的旋转是正确的。您可以使用rosrun tf2_viewer tf2_viewer.py来可视化TF树，并观察在机器人旋转时各个帧之间的关系是否如预期那样变化。

2. 检查传感器配置

确认您的激光雷达（RPLIDAR S2）的配置和安装是否正确。特别是检查两个激光雷达的安装角度和位置，确保它们的扫描平面与机器人的移动方向一致，并且两个雷达之间的相对位置固定不变。

3. 修正IMU（如果有的话）

虽然您的配置中use_imu_data = false，但如果将来考虑使用IMU，请确保IMU的校准和配置正确。IMU的偏差和噪声可能会对旋转估计产生显著影响。

4. 调整Cartographer参数

运动滤波：您已经设置了TRAJECTORY_BUILDER_2D.motion_filter.max_angle_radians = math.rad(0.1)，这个值限制了连续两次位姿估计之间允许的最大角度变化。您可以尝试增加这个值，看看是否有助于减少旋转时的误差。
扫描匹配：调整TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_online_correlative_scan_matching相关的参数，可能有助于改善扫描与地图的匹配质量。

5. 验证传感器数据

在机器人旋转时，观察激光雷达数据是否准确反映了环境。您可以在RVIZ中查看原始激光雷达数据，确保在旋转时数据的连续性和准确性。

6. 检查地图构建和位姿估计的实时性

如果处理速度不够快，可能会导致在机器人快速移动或旋转时，地图更新滞后，从而产生误差。确保您的系统资源（CPU、内存）足够，且ROS和Cartographer的配置能够高效地处理数据。

7. 记录和回放数据

使用rosbag记录旋转时的所有数据（包括激光雷达数据、TF变换等），然后尝试在另一台计算机或同一台计算机的不同时间回放这些数据。这有助于隔离问题是否由实时性引起。

8. 查阅文档和社区

查阅Cartographer的官方文档和GitHub仓库，看看是否有其他人遇到并解决了类似的问题。此外，ROS社区和相关的论坛也是获取帮助的好地方。

通过上述步骤，您应该能够更接近问题的根源，并找到解决地图旋转问题的方法。如果问题仍然存在，可能需要更深入地分析传感器数据和Cartographer的内部工作原理。

以上为生成回答，仅供参考～

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手动@小鱼大佬，求助！！！感激不尽！！！！

我不和二极管说话

@1143271883 您好，请问您解决了这个问题吗，我最近也有遇到类似的问题，可以交流下吗

小鱼

@1143271883 大概率是tf外参不对