阿克曼控制

简介

在 Ubuntu 20.04 上完成 CARLA 与 ROS 桥接后，通过 ackermann_msgs/AckermannDrive 消息向主车发布阿克曼控制命令（目标速度 + 转向角）。本文提供两种方式：先用 rostopic pub 命令行快速验证直行、转向与停止，再编写 Python 发布节点以固定频率持续发送控制指令。

说明：下文命令中的 ~ 指你的主目录，请按实际安装位置调整路径。

环境要求

  • Ubuntu 20.04
  • ROS Noetic
  • CARLA（安装目录 ~/CARLA_0.9.13；若通过 apt 系统安装则位于 /opt/carla-simulator）
  • carla-ros-bridge（工作区 ~/carla-ros-bridge/catkin_ws，已编译）

配套代码

本教程对应的代码位于仓库 src/ground/ackermann_publisher/ 目录，与下面各步骤的命令一一对应：

步骤 代码文件
安装依赖 src/ground/ackermann_publisher/install_deps.sh
启动 CARLA src/ground/ackermann_publisher/start_carla.sh
启动 ROS 桥与主车 src/ground/ackermann_publisher/start_bridge.sh
发布直行命令 src/ground/ackermann_publisher/drive_straight.sh
发布转向命令 src/ground/ackermann_publisher/drive_turn.sh
发布停止命令 src/ground/ackermann_publisher/stop.sh
创建发布功能包 src/ground/ackermann_publisher/create_pkg.sh
Python 发布节点（第六步代码） src/ground/ackermann_publisher/ackermann_pub.py
编译并运行 src/ground/ackermann_publisher/build_run.sh

第一步：安装依赖

# 阿克曼消息包
sudo apt install ros-noetic-ackermann-msgs

# PID依赖（carla_ackermann_control用）
pip install simple-pid

第二步：启动 CARLA（终端 1）

cd ~/CARLA_0.9.13

./CarlaUE4.sh

apt 系统安装时将目录替换为 /opt/carla-simulator。

等待 CARLA 窗口加载出地图画面。

第三步：加载环境并启动 bridge（终端 2）

# 先加载环境
source /opt/ros/noetic/setup.bash
source ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/devel/setup.bash

# 启动 bridge 并生成一辆 ego 车
roslaunch carla_ros_bridge carla_ros_bridge_with_example_ego_vehicle.launch

运行成功后，CARLA 窗口会生成主车，manual control 面板显示 ego_vehicle running。

第四步：rostopic 发布阿克曼命令（终端 3）

先加载环境：

source /opt/ros/noetic/setup.bash
source ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/devel/setup.bash

直行：速度 3 m/s，转角 0 rad，以 10 Hz 发布：

rostopic pub /carla/ego_vehicle/ackermann_cmd ackermann_msgs/AckermannDrive "{speed: 3.0, steering_angle: 0.0, steering_angle_velocity: 0.0, acceleration: 0.0, jerk: 0.0}" -r 10

转向：速度 2 m/s，转角 0.3 rad：

rostopic pub /carla/ego_vehicle/ackermann_cmd ackermann_msgs/AckermannDrive "{speed: 2.0, steering_angle: 0.3, steering_angle_velocity: 0, acceleration: 0, jerk: 0}" -r 10

停止：目标速度 0：

rostopic pub /carla/ego_vehicle/ackermann_cmd ackermann_msgs/AckermannDrive "{speed: 0.0, steering_angle: 0.0}" -r 10

第五步：创建发布功能包（终端 4）

cd ~/carla-ros-bridge/catkin_ws/src

catkin_create_pkg ackermann_publisher rospy ackermann_msgs

cd ackermann_publisher
mkdir scripts
cd scripts
touch ackermann_pub.py
chmod +x ackermann_pub.py

第六步：编写 Python 发布节点

编辑 ackermann_pub.py：

#!/usr/bin/env python3
# ackermann_pub.py
import rospy
from ackermann_msgs.msg import AckermannDrive

if __name__ == "__main__":
    # 1. 初始化节点
    rospy.init_node("simple_ackermann_publisher")
    # 2. 创建发布器：话题名、消息类型、队列长度
    pub = rospy.Publisher("/carla/ego_vehicle/ackermann_cmd", AckermannDrive, queue_size=10)
    # 3. 设置发布频率 10Hz
    rate = rospy.Rate(10)

    rospy.loginfo("Ackermann发布节点启动，开始发送控制指令")
    while not rospy.is_shutdown():
        # 构造阿克曼消息
        drive_msg = AckermannDrive()
        drive_msg.speed = 2.0               # 速度 m/s
        drive_msg.steering_angle = 0.2      # 转向角 rad，正数向右，负数向左
        drive_msg.steering_angle_velocity = 0
        drive_msg.acceleration = 0
        drive_msg.jerk = 0

        pub.publish(drive_msg)
        rospy.loginfo(f"发送: speed={drive_msg.speed}, steer={drive_msg.steering_angle}")
        rate.sleep()

第七步：编译并运行

cd ~/carla-ros-bridge/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

source /opt/ros/noetic/setup.bash
rosrun ackermann_publisher ackermann_pub.py

节点启动后以 10 Hz 持续发送 speed=2.0、steer=0.2 的阿克曼命令，主车按该速度与转角行驶。

运行效果

完整操作截图：CARLA 主车已生成、bridge 启动参数、三条 rostopic 命令与 Python 节点循环发送日志（Ctrl+C 正常退出）：

完整操作与节点运行效果

AckermannDrive 字段说明

字段 类型 含义 示例
speed float32 目标速度（m/s） 3.0 直行；0.0 停止
steering_angle float32 目标转向角（rad），正数向右、负数向左 0.3 右转；-0.3 左转
steering_angle_velocity float32 转向角速度（rad/s） 0.0
acceleration float32 目标加速度（m/s²） 0.0
jerk float32 加加速度（m/s³） 0.0

常见问题

  • apt install 提示找不到 ros-noetic-ackermann-msgs：先执行 sudo apt update，并确认已正确安装 ROS Noetic 软件源。

  • rostopic pub 报错话题不存在：确认终端 3 已 source 桥接环境，且终端 2 的 roslaunch 正常运行、主车已生成。

  • rosrun 找不到 ackermann_pub.py：确认脚本已 chmod +x 且位于功能包 scripts/ 目录内，并在 catkin_make 后重新 source devel/setup.bash。

  • 启动时报错 KeyError: 'simple_pid'：simple-pid 2.0.x 与 carla-ros-bridge 不兼容，卸载后换装兼容版本：

# 1. 卸载不兼容的 2.0.1
pip3 uninstall simple-pid -y

# 2. 安装兼容旧版 0.2.2
pip3 install simple-pid==0.2.2

参考