# ros_web_gui_app

**Repository Path**: AlEX_2473/ros_web_gui_app

## Basic Information

- **Project Name**: ros_web_gui_app
- **Description**: ros_web_gui_app
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-03-03
- **Last Updated**: 2026-03-10

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# TurtleBot3 Nav2 SLAM 仿真系统

基于ROS2 Jazzy和Gazebo Harmonic的TurtleBot3自主导航与SLAM建图仿真系统。

项目使用

- [ros_web_gui_app](https://github.com/chengyangkj/ros_web_gui_app) 提供 Web GUI 支持。
- [topology_msgs](https://github.com/chengyangkj/topology_msgs) 定义拓扑地图消息。

## 📋 系统要求

- **操作系统**: Ubuntu 24.04 LTS
- **ROS版本**: ROS2 Jazzy Jalisco
- **Gazebo版本**: Gazebo Harmonic
- **TurtleBot3模型**: Burger

## 🚀 快速开始

### 1. 环境配置

```bash
# 设置TurtleBot3模型
export TURTLEBOT3_MODEL=burger

# 编译工作空间
cd ~/ros2
colcon build --symlink-install --packages-select turtle_sim

# 加载环境
source install/setup.bash
```

### 2. 启动完整系统

```bash
# 启动Gazebo仿真 + SLAM + Nav2
ros2 launch turtle_sim nav2_slam.launch.py

# 启动Web GUI版本（包含rosbridge和topology_manager）
ros2 launch turtle_sim web_nav2_slam.launch.py
```

### 3. 在RViz中设置导航目标

1. 点击工具栏的 **"Nav2 Goal"** 按钮
2. 在地图上点击并拖动设置目标位置和方向
3. 机器人会自动规划路径并导航到目标点

## 📁 项目结构

```
turtle_sim/
├── launch/
│   ├── turtle3.launch.py              # 基础仿真启动文件
│   ├── nav2_slam.launch.py            # 完整Nav2+SLAM启动文件（headless模式）
│   ├── web_nav2_slam.launch.py        # Web GUI版本（含rosbridge+topology_manager）
│   └── nav2.launch.py                 # 独立Nav2启动文件
├── config/
│   ├── nav2_params.yaml               # Nav2参数配置
│   └── turtlebot3_bridge.yaml         # ROS-Gazebo桥接配置
├── rviz/
│   └── turtlebot3_nav2.rviz           # RViz配置文件
├── resource/
│   └── turtle_sim
├── package.xml
└── setup.py

topology_manager/
├── topology_manager/
│   └── topology_manager_node.py       # 拓扑地图管理节点
├── launch/
│   └── topology_manager.launch.py     # 拓扑管理启动文件
├── package.xml
└── setup.py

```

## ⚙️ 关键配置

### 1. cmd_vel话题类型配置

**问题**: ROS2 Jazzy默认使用`TwistStamped`，但Gazebo需要`Twist`类型。

**解决方案**: 
- [turtlebot3_bridge.yaml](turtle_sim/config/turtlebot3_bridge.yaml) 中配置cmd_vel为`geometry_msgs/msg/Twist`
- [nav2_params.yaml](turtle_sim/config/nav2_params.yaml) 中设置`enable_stamped_cmd_vel: false`

### 2. MPPI控制器频率配置

```yaml
controller_server:
  ros__parameters:
    controller_frequency: 20.0  # 必须匹配model_dt (0.05s = 20Hz)
    enable_stamped_cmd_vel: false
```

### 3. SLAM Toolbox自动激活

```python
slam_toolbox = IncludeLaunchDescription(
    PythonLaunchDescriptionSource(
        os.path.join(pkg_slam_toolbox, 'launch', 'online_async_launch.py')
    ),
    launch_arguments={
        'use_sim_time': use_sim_time,
        'autostart': 'true',  # 自动激活SLAM
    }.items()
)
```

## 🎯 功能特性

### ✅ 已实现功能

- [x] Gazebo Harmonic仿真环境
- [x] TurtleBot3 Burger机器人模型
- [x] 激光雷达、IMU、里程计传感器数据
- [x] SLAM Toolbox实时建图
- [x] Nav2自主导航
- [x] 路径规划与避障
- [x] RViz可视化
- [x] cmd_vel话题类型兼容（Twist）
- [x] Web GUI支持（rosbridge + rosapi）
- [x] 拓扑地图管理（topology_manager）
- [x] 拓扑地图消息定义（topology_msgs）

### 🔧 核心组件

#### 1. Gazebo仿真
- 世界环境: `turtlebot3_world`
- 机器人初始位置: x=-2.0, y=0.0
- 传感器: 激光雷达、IMU、里程计

#### 2. SLAM建图
- 算法: SLAM Toolbox (Online Async)
- 坐标系: map -> odom -> base_link
- 自动激活: 启动时自动配置并激活

#### 3. Nav2导航
- 控制器: MPPI Controller (20Hz)
- 规划器: NavFn Planner
- 代价地图: Voxel Layer + Inflation Layer
- 行为树: 默认导航行为树

#### 4. Web GUI支持
- rosbridge_websocket: WebSocket端口9090
- rosapi: ROS服务API
- 前端连接: 通过roslib.js连接

#### 5. 拓扑地图管理
- 节点: topology_manager_node
- 订阅话题: /map/topology/update, /map/update
- 发布话题: /map/topology, /map
- 消息类型: topology_msgs/TopologyMap

## 📖 使用指南

### 键盘控制建图

```bash
# 在新终端中启动键盘控制
export TURTLEBOT3_MODEL=burger
source install/setup.bash
ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard
```

### 保存地图

```bash
# 保存当前地图
ros2 run nav2_map_server map_saver_cli -f ~/my_map
```

### 加载已有地图导航

```bash
# 使用已保存的地图进行导航
ros2 launch turtle_sim nav2_slam.launch.py map:=$HOME/my_map.yaml
```

### 分步启动（调试用）

```bash
# 终端1: 启动仿真环境
ros2 launch turtle_sim turtle3.launch.py

# 终端2: 启动Nav2导航
ros2 launch turtle_sim nav2.launch.py
```

## 🔍 故障排查

### 问题1: 机器人不移动

**检查项**:
1. cmd_vel话题类型是否正确
   ```bash
   ros2 topic info /cmd_vel -v
   # 应显示: geometry_msgs/msg/Twist
   ```

2. Nav2节点是否激活
   ```bash
   ros2 lifecycle list /controller_server
   ```

### 问题2: map frame不存在

**解决方案**:
```bash
# 检查SLAM Toolbox状态
ros2 lifecycle get /slam_toolbox

# 如果未激活，手动激活
ros2 lifecycle set /slam_toolbox configure
ros2 lifecycle set /slam_toolbox activate
```

### 问题3: 控制器频率警告

**警告信息**: `Control loop missed its desired rate of 20.0000 Hz`

**说明**: 实际频率高于设定值是正常现象，不影响功能。如果需要优化，可以：
- 降低`controller_frequency`
- 优化系统性能

## 🔗 参考资源

- [ROS2 Jazzy Documentation](https://docs.ros.org/en/jazzy/)
- [Gazebo Harmonic Documentation](https://gazebosim.org/docs/harmonic)
- [TurtleBot3 e-Manual](https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/turtlebot3/)
- [Nav2 Documentation](https://navigation.ros.org/)
- [SLAM Toolbox](https://github.com/SteveMacenski/slam_toolbox)

## 📝 更新日志

### 2026-03-03
- ✅ 修复cmd_vel话题类型不匹配问题
- ✅ 修复MPPI控制器频率配置
- ✅ 添加SLAM Toolbox自动激活
- ✅ 优化Nav2参数配置
- ✅ 完成系统集成测试
- ✅ 添加Web GUI支持（rosbridge + rosapi）
- ✅ 添加拓扑地图管理功能（topology_manager）
- ✅ 添加拓扑地图消息定义（topology_msgs）
- ✅ 添加web_nav2_slam.launch.py启动文件