前言

  本篇主要介绍常用的slam功能包——cartographer，为谷歌开发，在计算资源有限的情况下，可以实现机器人在二维和三维条件下的定位及建图功能。目前该算法采用基于图网络的优化方法，主要基于激光雷达来实现SLAM。

一、安装

两种安装方式，编译安装和二进制文件安装。如果后期，有编译自己代码的需要，建议编译安装。编译安装，又有两种方法，即一键安装和分步安装。

1、编译安装

1.1 安装依赖

执行如下命令：

sudo apt-get install -y google-mock libboost-all-dev  libeigen3-dev libgflags-dev libgoogle-glog-dev liblua5.2-dev libprotobuf-dev  libsuitesparse-dev libwebp-dev ninja-build protobuf-compiler python-sphinx  ros-kinetic-tf2-eigen libatlas-base-dev libsuitesparse-dev liblapack-dev

1.2 初始化工作空间

为了不与现有功能包冲突，最好为cartographer专门创建一个工作空间catkin_google_ws，执行如下命令：

mkdir -p ~/catkin_google_ws/src
cd ~/catkin_google_ws/src
catkin_init_workspace

1.3 下载功能包

执行如下命令：

cd ~
git clone https://github.com/serapann/ros-kinetic-cartographer.git
cd ros-kinetic-cartographer
cp -R * ~/catkin_google_ws/src

1.4 编译安装

1.4.1 一键安装编译

依次执行如下命令：

cd ~/catkin_google_ws
catkin_make_isolated --install --use-ninja

等待一段时间，一键编译完成，效果如下：

添加环境变量，命令如下：

sudo echo "source ~/catkin_google_ws/install_isolated/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

1.4.2 分布安装

1.4.2.1 安装ceres-solver

依次执行如下命令：

git clone https://github.com/hitcm/ceres-solver-1.11.0.git
cd ceres-solver-1.11.0
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install
1.4.2.2 安装cartographer
git clone https://github.com/hitcm/cartographer.git
cd cartographer
mkdir build
cd build
cmake .. -G Ninja
ninja
ninja test
sudo ninja install
1.4.2.3 编译安装cartographer_ros
#安装cartographer_ros
cd ~/catkin_google_ws/src
git clone https://github.com/hitcm/cartographer_ros.git

为了区分catkin_make和catkin_make_isolated之间的区别，这里两种编译过程都记录下。

方法1：catkin_make编译
cd ~/catkin_google_ws
catkin_make

因为上面操作将cartographer、ceres-solver、cartographer_ros都放进来了，报如下错误：

说前两者不能cmake，没有可以catkin编译的功能包，请使用catkin_ catkin_make_isolated编译。因为已经安装完前两者了，可以执行如下命令删掉：

cd ~/catkin_google_ws/src
rm -rf ceres-solver cartographer

然后再进行catkin_make编译：

cd ~/catkin_google_ws
catkin_make

编译完成后，效果如下：

添加环境变量，执行如下命令：

sudo echo "source ~/catkin_google_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

或者打开该文件，在文件尾添加如下一行：

gedit ~/.bashrc
source /home/zt/catkin_google_ws/devel/setup.bash
方法2：catkin_make_isolated编译

执行如下命令：

cd ~/catkin_google_ws
catkin_make_isolated

你会发现使用catkin_make_isolated编译的时间会明显更长，是一轮一轮编译的，catkin_make则不是。
catkin_make编译，在根目录生成build和devel 两个文件夹，而catkin_make_isolated编译，则在根目录生成build_isolated和devel_isolated两个文件夹。
编译完成后，效果如下：

添加环境变量，执行如下命令：

sudo echo "source ~/catkin_google_ws/devel_isolated/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

2、二进制文件安装

ros在2019年7月份已经将cartographer集成在软件源里，可以使用如下命令直接安装：

sudo apt-get install ros-kinetic-cartographer*

我是使用的编译安装，二进制文件安装，没有尝试。

二、仿真测试

1、启动2D slam demo

执行如下命令，下载2D数据集：

wget -P ~/Downloads https://storage.googleapis.com/cartographer-public-data/bags/backpack_2d/cartographer_paper_deutsches_museum.bag

效果如下：

将下载好的数据集文件cartographer_paper_deutsches_museum.bag，移动到catkin_google_ws/src目录下，执行命令：

roslaunch cartographer_ros demo_backpack_2d.launch bag_filename:=${HOME}/catkin_google_ws/src/cartographer_paper_deutsches_museum.bag

效果如下：

2、启动3D slam demo

执行如下命令，下载3D数据集（文件较大）：

wget -P ~/Downloads https://storage.googleapis.com/cartographer-public-data/bags/backpack_3d/b3-2016-04-05-14-14-00.bag

效果如下：

将下载好的数据集文件b3-2016-04-05-14-14-00.bag，移动到catkin_google_ws/src目录下，执行命令：

roslaunch cartographer_ros demo_backpack_3d.launch bag_filename:=${HOME}/catkin_google_ws/src/b3-2016-04-05-14-14-00.bag

效果如下：

该demo使用3D雷达建模，可以调整RVIZ中的视角，看到3D雷达的信息。