📚 课程目录第1章使用gmapping构建室内二维栅格地图

1. 使用gmapping构建室内二维栅格地图

任务目标

在 Gazebo 仿真环境中启动一个包含激光雷达的移动机器人，通过键盘遥控机器人遍历室内环境，使用 gmapping 算法实时构建二维栅格地图，最终将地图保存为图片与 YAML 文件，供后续导航使用。

环境与依赖

Ubuntu 20.04 + ROS Noetic（或 Ubuntu 18.04 + ROS Melodic）
已安装 ros-<distro>-gmapping、ros-<distro>-teleop-twist-keyboard、ros-<distro>-map-server
Gazebo 仿真环境：使用 turtlebot3_gazebo 的 turtlebot3_world.launch（包含室内障碍物与激光雷达）

实现步骤

整体流程分为四个终端：启动仿真环境、启动 gmapping 建图、启动键盘遥控、保存地图。gmapping 节点订阅激光扫描与里程计话题，输出栅格地图话题 /map，通过 map_server 的 map_saver 保存当前地图。

关键完整代码

# 终端1：启动 Gazebo 仿真环境（含差速驱动机器人与激光雷达）
export TURTLEBOT3_MODEL=burger
roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

# 终端2：启动 gmapping 建图节点
export TURTLEBOT3_MODEL=burger
roslaunch turtlebot3_slam turtlebot3_slam.launch slam_methods:=gmapping

# 终端3：键盘遥控机器人移动，遍历环境
export TURTLEBOT3_MODEL=burger
roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
# 操作：使用 WASD 控制机器人前进/后退/左转/右转，缓慢遍历整个室内环境，
# 观察 RViz 中 /map 话题的栅格地图逐步完善，确保所有墙壁与障碍物轮廓清晰无重影

# 终端4：保存当前构建的地图（在 catkin 工作空间目录下执行）
rosrun map_server map_saver -f ~/map_result
# 执行后生成 map_result.pgm（栅格图片）与 map_result.yaml（地图元数据）

验证方法与通过条件

在 RViz 中确认 /map 话题正常显示，地图随机器人移动逐步扩展，墙壁与障碍物边缘清晰、无大面积黑色噪点或重影。
执行 map_saver 后，检查 ~/map_result.pgm 与 ~/map_result.yaml 是否生成。
打开 map_result.yaml，确认 resolution（通常为 0.05）、origin 坐标与地图尺寸合理，且 image 字段指向存在的 .pgm 文件。
用图像查看器打开 .pgm 文件，白色区域为可通行区域，黑色为障碍物，灰色为未知区域，地图整体与仿真环境布局一致。

常见问题

地图出现大量重影：遥控速度过快或转向过急导致激光匹配漂移，应降低速度、缓慢平移与旋转。
地图不更新：确认 /scan 与 /odom 话题有数据输出（rostopic echo /scan 检查），且 base_frame 参数与机器人实际 TF 树一致。
保存的地图为全灰：建图过程中机器人未移动或激光未覆盖环境，需重新遍历环境后再保存。