【ROS】RViz、Gazebo和Navigation的关系

【ROS】郭老二博文之：ROS目录

1、RViz

RViz（Robot Visualization，机器人可视化）是一个用于可视化机器人系统的开源工具，用于显示和调试机器人的传感器数据、状态信息和运动规划等。它是ROS（Robot Operating System）的一部分，是ROS中最常用的可视化工具之一。

RViz：“我们不生产数据只做数据的搬运工”

RViz提供了丰富的功能和可定制的界面，使用户能够以三维方式查看机器人模型、传感器数据和环境地图等。它支持多种类型的可视化对象，包括点云、网格模型、标记、路径、激光扫描和相机图像等。

以下是一些RViz的主要特点：

• 可视化机器人模型：RViz可以加载和显示机器人的三维模型，并根据实际的关节状态进行动态更新。这使得用户能够直观地了解机器人的外观和姿态。

• 显示传感器数据：RViz可以接收和显示来自机器人传感器（如激光雷达、摄像头、IMU等）的数据。用户可以实时查看和分析传感器数据，帮助理解机器人周围的环境。

• 生成导航地图：RViz可以通过接收来自SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）或其他建图算法的数据，生成并显示机器人所在环境的二维或三维地图。

• 调试运动规划：RViz可以显示机器人的路径规划结果，并提供交互式界面来调试和优化运动规划算法。用户可以可视化虚拟路径、障碍物和碰撞检测等信息。

• 可定制性：RViz提供了丰富的配置选项，允许用户按照自己的需求自定义界面布局、可视化对象和颜色风格等。用户可以根据实际情况进行个性化设置，以满足特定的可视化需求。

RViz界面详解参见：https://zhuanlan.zhihu.com/p/642050446

ROS1对应的RViz源码：https://github.com/ros-visualization/rviz
ROS2对应的RViz2源码：https://github.com/ros2/rviz

2、Gazebo

Gazebo是一款免费的机器人仿真软件，为模拟真实环境生产数据，提供高保真度的物理模拟，一整套传感器模型，以及对用户和程序非常友好的交互方式。能够在复杂的室内和室外环境中准确高效地模拟机器人工作的功能，通常与ROS联合使用，为开发者提供了优异的仿真环境。

Gazebo：“我们不搬运数据只做数据的生产者”

Gazebo和RViz配合就能在即使没有机器人实物的前提下，也可以显示出一个机器人。

3、Navigation

Navigation是用来导航，该项目寻求找到一种安全的方法，使机器人从 A 点移动到 B 点。项目内容包括动态路径规划，计算电机速度，避障和恢复等。

Navigation包含RViz插件，用来显示导航数据等。
Navigation包含Gazebo插件，用来生成模拟机器人

Navigation包括以下工具：

• 加载，提供和存储地图（Map Server）
• 在地图上定位机器人（AMCL）
• 围绕障碍物规划从 A 到 B 的路径（Nav2 Planner）
• 控制机器人沿着规划路径运动（Nav2 Controller）
• 将传感器数据转换为当前世界的代价地图表示（Nav2 Costmap 2D）
• 使用行为树构建复杂的机器人行为（Nav2 Behavior Trees 和 BT Navigator）
• 计算故障情况下的恢复行为（Nav2 Recoveries）
• 跟随连续路点运动（Nav2 Waypoint Follower）
• 管理服务器的生命周期（Nav2 Lifecycle Manager）
• 使用自定义算法和行为来编写插件（Nav2 Core）
  

Navigation入门参见：5分钟看懂ROS的Navigation导航系统