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前言
一、轮式移动机器人运动学
本页介绍不同轮式移动机器人的运动学。如需进一步参考，请参阅 Siciliano et.al - Robotics： 建模、规划和控制》和 Kevin M. Lynch and Frank C. Park - Modern Robotics： 机械、规划和控制》。
轮式移动机器人可分为两类：
- 全向机器人
- 可在平面内向任意方向瞬时移动，以及
- 非全向机器人
- 不能在平面内任何方向上瞬时移动。
利用车轮执行器的编码器对运动学模型进行前向积分 —— 被称为测距定位或被动定位或死算。我们只称其为测距（odometry）。
1.1 差速驱动机器人
引用 Siciliano et.al - Robotics： 建模、规划和控制：
严格意义上的独轮车（即装有单轮的车辆）是一种在静态条件下存在严重平衡问题的机器人。然而，有一些车辆在运动学上与独轮车相当，但从机械角度来看更加稳定。差速驱动机器人就是其中之一，它有两个轮子，每个轮子都是独立驱动的。
-
是车轮轨迹（车轮之间的距离）。
1.1.1 前向运动学
差速驱动模型的前进运动学可以通过上述独轮车模型计算得出，计算公式为
1.1.2 逆运动学
通过以下方法可以计算出实现理想车身扭转所需的车轮速度：
1.1.3 里程计（Odometry）
我们可以利用上述正向运动学方程，直接从编码器读数中计算出机器人的运动轨迹。
二、差分驱动控制器
用于差速驱动移动机器人的控制器。
它接收机器人本体的速度指令作为输入，并将其转换为差速驱动底座的车轮指令。
通过硬件反馈计算并发布里程计（Odometry，运动轨迹）。
有关移动机器人运动学的介绍和此处使用的术语，请参阅轮式移动机器人运动学。
2.1 其他特点
- 实时安全实施。
- 运动轨迹发布
- 任务空间速度、加速度和颠簸限制
- 指令超时后自动停止
2.2 控制器接口说明
2.2.1 参考资料
(控制器尚未作为可链式控制器实施）
2.2.2 反馈
作为反馈接口类型，使用关节的位置（hardware_interface::HW_IF_POSITION）或速度（hardware_interface::HW_IF_VELOCITY，如果参数 position_feedback=false）。
2.2.3 输出
使用关节的速度（hardware_interface::HW_IF_VELOCITY）。
2.3 ROS 2 接口
2.3.1 订阅者
~/cmd_vel [geometry_msgs/msg/TwistStamped] 控制器的速度命令。
控制器的速度指令。控制器提取线速度的 x 分量和角速度的 z 分量。其他分量上的速度将被忽略。
2.3.2 Publishers
~/odom [nav_msgs::msg::测距］
这表示对机器人在自由空间中的位置和速度的估计。
/tf [tf2_msgs::msg::TFMessage] TF 树。
TF 树。仅在 enable_odom_tf=true 时发布
~/cmd_vel_out [geometry_msgs/msg/TwistStamped] 控制器的速度命令。
控制器的速度命令，其中应用了限制。仅在 publish_limited_velocity=true 时发布
2.3.3 参数
该控制器使用 generate_parameter_library 来处理参数。位于 src 文件夹中的参数定义文件包含控制器使用的所有参数的说明。
left_wheel_names （字符串数组）
左侧车轮关节的名称
默认： {}
限制条件：
参数不为空
right_wheel_names （字符串数组）
右侧车轮关节的名称
默认： {}
限制条件： 参数不为空：
参数不为空
wheel_separation （双）
左右车轮之间的最短距离。如果此参数有误，机器人在弯道中将无法正常运行。
默认值：0.0
限制条件：
大于 0.0
wheel_radius (车轮半径，双）
轮子的半径，即轮子的大小，用于将线性速度转换为轮子旋转。如果该参数有误，机器人的移动速度会比预期的快或慢。
默认值： 0.0
限制条件：
大于 0.0
wheel_separation_multiplier（车轮分离倍增器，双）
车轮分离校正系数（TODO(destogl)： 请帮我正确描述）
默认值：1.0
left_wheel_radius_multiplier（左车轮半径乘数，double)
左侧车轮半径与 wheel_radius 参数中的标称值不同时的修正系数。
默认值：1.0
right_wheel_radius_multiplier（右车轮半径乘数，双）
当右侧车轮半径与 wheel_radius 参数中的标称值不同时的修正系数。
默认值：1.0
tf_frame_prefix_enable （bool）
启用或禁用在 tf 帧 id 上附加 tf_prefix。
默认值：true
tf_frame_prefix （字符串）
(可选）附加到 tf 框架的前缀，发布前将添加到 odom_id 和 base_frame_id 中。如果参数为空，将使用控制器的命名空间。
默认值：""
odom_frame_id （字符串）
用于里程测量的框架名称。控制器发布里程计时，该框架是 base_frame_id 的父框架。
默认值："odom
base_frame_id （字符串）
作为里程测量框架子框架的机器人基本框架的名称。
默认值："base_link
pose_covariance_diagonal（对角线双数组）
机器人编码器输出的姿态的轨迹协方差。这些值应根据机器人的轨迹测量样本数据进行调整，但这些值是一个很好的起点： [0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.01].
默认值：{0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0}。
twist_covariance_diagonal（扭转协方差对角线）（双数组）
机器人速度编码器输出的扭转协方差。这些值应根据机器人的轨迹测量样本数据进行调整，但这些值是一个很好的起点： [0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.001, 0.01].
默认值：{0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0}
open_loop （bool）
如果设置为 "true"，机器人的运动轨迹将根据指令值而非反馈值计算。
默认值：假
position_feedback （位置反馈）（bool
是否有来自硬件的位置反馈。
默认值： true
enable_odom_tf （bool）
发布 odom_frame_id 和 base_frame_id 之间的转换。
默认值：true
cmd_vel_timeout (double)
超时时间（以秒为单位），超时后 cmd_vel 主题上的输入命令将被视为已关闭。
默认值：0.5
publish_limited_velocity （bool）
发布限制速度值。
默认值：false
velocity_rolling_window_size （int）
用于计算里程测量中使用的平均速度的滚动窗口大小。
默认值：10
publish_rate （双）
里程测量和 TF 信息的发布速率（赫兹）。
默认值：50.0
linear.x
线性 x 轴的关节限位结构。限制器忽略位置限制。详情请参阅 ros2_control 资源库中的 joint_limits 包。
linear.x.has_velocity_limits （bool）
默认值：false
linear.x.has_acceleration_limits (bool) (线性.x.有加速度限制)
默认值：false
linear.x.has_jerk_limits (bool) (线性.x.有加速度限制)
默认值：false
linear.x.max_velocity (double) 线性.x.最大速度（双倍
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
linear.x.min_velocity （双倍）
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
linear.x.max_acceleration （双）
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
linear.x.min_acceleration (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
linear.x.max_jerk (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
linear.x.min_jerk (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z
围绕 Z 轴旋转的关节限位结构。限制器忽略位置限制。详情请参阅 ros2_control 软件仓库中的 joint_limits 软件包。
angular.z.has_velocity_limits (bool)
默认：false
angular.z.has_acceleration_limits (bool)
默认值：false
angular.z.has_jerk_limits (bool)
默认值：false
angular.z.max_velocity (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z.min_velocity (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z.max_acceleration (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z.min_acceleration (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z.max_jerk (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
angular.z.min_jerk (double)
默认值: std::numeric_limits::quiet_NaN()
该控制器的参数文件示例可在 test 目录中找到：
test_diff_drive_controller: ros__parameters: left_wheel_names: ["left_wheels"] right_wheel_names: ["right_wheels"] wheel_separation: 0.40 wheel_radius: 0.02 wheel_separation_multiplier: 1.0 left_wheel_radius_multiplier: 1.0 right_wheel_radius_multiplier: 1.0 odom_frame_id: odom base_frame_id: base_link pose_covariance_diagonal: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] twist_covariance_diagonal: [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] position_feedback: false open_loop: true enable_odom_tf: true cmd_vel_timeout: 0.5 # seconds publish_limited_velocity: true velocity_rolling_window_size: 10 linear.x.has_velocity_limits: false linear.x.has_acceleration_limits: false linear.x.has_jerk_limits: false linear.x.max_velocity: 0.0 linear.x.min_velocity: 0.0 linear.x.max_acceleration: 0.0 linear.x.max_jerk: 0.0 linear.x.min_jerk: 0.0 angular.z.has_velocity_limits: false angular.z.has_acceleration_limits: false angular.z.has_jerk_limits: false angular.z.max_velocity: 0.0 angular.z.min_velocity: 0.0 angular.z.max_acceleration: 0.0 angular.z.min_acceleration: 0.0 angular.z.max_jerk: 0.0 angular.z.min_jerk: 0.0
ros2_control diff_drive_controller（二）+https://developer.aliyun.com/article/1585405
