3d-navi 3D导航模拟仿真项目复现

环境

官方环境要求

Ubuntu >= 20.04
ROS >= Noetic with ros-desktop-full installation
CUDA >= 11.7

个人环境

Ubuntu = 20.04
ROS = Noetic
CUDA = 12.1

注：因为项目目前只支持ROS1Noetic，所以Ubuntu只能选择20.04（22.04后不方便使用ROS1），个人使用华硕天选笔记本（GPU4060）复现。

注：尽量不用要虚拟机，虚拟机不能很好安装Nvidia驱动（个人先用虚拟机试了一下，发现驱动安装不了，后安装了20.04的系统）。

1、Ubuntu20.04系统安装

参照B站up主机器人工匠阿杰的视频安装Windows11 安装 Ubuntu 避坑指南，硬盘空间分配80~100G左右（只做这个项目的话）。

安装第三个、第四个系统也可参照上面视频安装，个人电脑上原本有一个Windows11和一个Ubuntu22.04，参照这个视频继续安装Ubuntu20.04。

注：

使用笔记本安装有概率会出现在安装界面屏幕分辨率失常（安装框过大一个屏幕放不下），此时把鼠标移动到安装框上按Alt+F7就可以拖动框（凑合安装，安装完就正常了）。
安装后Ubuntu20.04大概率是没有网卡驱动的，连接不了WI-FI，可以手动下载驱动（视频里有讲），我是连接有线网络继续。（没有中文输入法，可以下搜狗输入法）

2、ROS Notic安装

安装ROS

使用鱼香ROS一键安装（终端输入）：

shell 复制代码

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

进入后按1进行一键安装，注意在选择ROS版本的时候选择 Notic（ROS1）。

测试

安装完之后进行测试：

终端输入

shell 复制代码

 roscore

另开一个终端输入

shell 复制代码

rosrun turtlesim turtlesim_node

在窗口看见小海龟即为安装成功

3、安装libtorch

参照这篇csdn博文：ubuntu安装libtorch

个人安装比较顺利，没有遇到什么错误，而且博主很细心，把可能遇到的问题都列出来了。

这一步我们需要两个东西：

1、libtorch的安装地址（下载后解压在哪就在哪，地址在项目中的CMake文件中替换）

2、cuda12.1的nvcc文件地址（默认在/usr/local/cuda/bin/nvcc）

4、下载并修改项目

可以直接去gitee官网下载压缩包解压：https://gitee.com/fdsf3e2342/3d-navi

也可以直接git clone（不推荐，网络太慢了）：

C++ 复制代码

git clone https://gitee.com/fdsf3e2342/3d-navi.git

解压后进入文件src/unitree_guide/unitree_guide/unitree_guide/CMakeLists.txt中，修改第三步中我们得到的两个地址

txt 复制代码

find_package(Torch REQUIRED PATHS "/home/cjh/third_party_libs/libtorch")
set(CMAKE_CUDA_COMPILER /usr/local/cuda-12.2/bin/nvcc)
//修改上述两条中的地址为自己的地址

5、安装 ego-planner

这个参照官网：ego-planner官网：https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner

里面有详细的安装过程：

1、安装模拟器所需的依赖库：

shell 复制代码

sudo apt-get install libarmadillo-dev

2、克隆 EGO-Planner 存储库（速度慢的话去搜索git clone配置，直接下载压缩包也行）:

shell 复制代码

git clone https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner.git

3、进入到克隆的目录，进行编译：

shell 复制代码

cd ego-planner
catkin_make -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

4、设置环境：

SHELL 复制代码

source devel/setup.bash

5、测试：

shell 复制代码

roslaunch ego_planner simple_run.launch

6、安装 PCT-planner

部署环境

可以进入虚拟环境（官方建议），因为后面运行的时候要开的终端太多了，我搞乱了，就把虚拟环境关了。

1、安装python，Ubuntu20.04自带Pythono 3.8

2、安装Open3D，终端输入如下指令（二选一）：

shell 复制代码

# 清华源
pip install -U open3d -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --trusted-host pypi.tuna.tsinghua.edu.cn

# 阿里云
pip install -U open3d -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --trusted-host mirrors.aliyun.com

这里可能会报错说numpy版本过低，装个新的就好。

3、安装CUPY，和你之前安装的CUDA版本对应上即可

shell 复制代码

#如果安装的是cuda11，用这个
pip install cupy-cuda11x

#如果安装的是cuda12，用这个
pip install cupy-cuda12x

创建并安装

1、终端打开3d-navi文件夹，进入PCT_planner/planner/内

shell 复制代码

cd PCT_planner/planner/

2、依次输入如下指令进行脚本构建

shell 复制代码

./build_thirdparty.sh
./build.sh

注：这里构建的脚本和后面运行python3 plan.py --scene Building的时候需要在同一个Python版本的环境下

测试

进入PCT_planner文件夹下，依次输入如下命令：

shell 复制代码

cd planner/scripts/
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:home/YOUR-NAME/3d-navi/PCT_planner/planner/lib/3rdparty/gtsam-4.1.1/install/lib
python3 plan.py --scene Building

这里可能会出现错误ImportError: libmetis-gtsam.so: cannot open shared object file: No such file or directory

安装GTSAM环境

缺少环境，直接安装的话找不到软件包，我们从源文件安装GTSAM（4.0.3 稳定版）

1、安装依赖

shell 复制代码

sudo apt update
sudo apt install cmake libboost-all-dev libeigen3-dev libmetis-dev

2、下载并编译 GTSAM

shell 复制代码

cd /tmp
wget https://github.com/borglab/gtsam/archive/4.0.3.tar.gz
tar xzf 4.0.3.tar.gz && cd gtsam-4.0.3
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local \
         -DGTSAM_BUILD_EXAMPLES=OFF       \
         -DGTSAM_BUILD_TESTS=OFF          \
         -DGTSAM_USE_SYSTEM_METIS=ON
make -j$(nproc)

3、安装

shell 复制代码

sudo make install
sudo ldconfig

4、验证

shell 复制代码

ldconfig -p | grep libmetis-gtsam

应当输出libmetis-gtsam.so => /usr/local/lib/libmetis-gtsam.so

重写执行测试

shell 复制代码

cd planner/scripts/
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:home/YOUR-NAME/3d-navi/PCT_planner/planner/lib/3rdparty/gtsam-4.1.1/install/lib
python3 plan.py --scene Building

能进即可，此时会输出如下日志（这里的ERROR是找不到节点，我们没有启动项目，这是正常现象）

[ERROR] [1769101432.247661]: Unable to immediately register with master node [http://localhost:11311]: master may not be running yet. Will keep trying.

7、构建工作空间

在官方文档中直接source ./devel/setup.bash，如果不构建的话是没有这个文件的。

1、用终端打开3d-navi文件夹

2、进入root模式：

shell 复制代码

sudo -s

3、这里不知道为什么，进入root之后我的环境变量中找不到nvcc了，先设置环境：

shell 复制代码

export PATH=/usr/local/cuda/bin:$PATH
export CUDACXX=/usr/local/cuda/bin/nvcc

4、直接构建会报错，需要装一些库

（1）安装move_base_msgs包（构建时候会缺失导航包，直接装上就行了）

shell 复制代码

sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-move-base-msgs

安装完成后验证

shell 复制代码

source /opt/ros/noetic/setup.bash
rospack find move_base_msgs

（5）安装liblcm.so（这个也是构建的时候会报错缺失）

shell 复制代码

sudo apt update
sudo apt install liblcm-dev

安装后确认

shell 复制代码

ls /usr/lib/x86_64-linux-gnu/liblcm.so
#或者
ls -lh ~/.local/lib | grep -E "liblcm\.so|liblcm\.a"

有liblcm.so.1即可

注：安装liblcm.so的时候如果apt安装不了，也可以从源码安装。

5、构建工作空间

shell 复制代码

catkin_make -DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES=89

直接catkin_make会报错找不到架构，这里的DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES是指定要编译的 CUDA 架构版本：

shell 复制代码

#20系显卡
catkin_make -DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES=75
#30系显卡
catkin_make -DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES=80
#30系移动版
catkin_make -DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES=86
#40系显卡
catkin_make -DCMAKE_CUDA_ARCHITECTURES=89

注：在构建过程中可能会出现一些报错没有列出，大部分是缺少环境，可以直接去问AI，但是重新构建的时候一定要删除掉原先构建的build文件和devel文件

shell 复制代码

rm -rf build devel

8、使用步骤

以下所有的操作均是在3d-navi下进行的哦

1·启动RL控制器

终端打开``3d-navi，进入root`模式，启动虚拟手柄

shell 复制代码

sudo -s
source ./devel/setup.bash
rosrun unitree_guide virtual_joy.py

这里可能会报错ModuleNotFoundError: No module named 'uinput'，解决方案如下：

shell 复制代码

#安装
sudo apt update
sudo apt install python3-uinput

#加载
sudo modprobe uinput

#测试
lsmod | grep uinput

另开终端，进入root,启动 Gazebo 仿真环境并运行控制器：

shell 复制代码

sudo -s
. auto.sh  # 等待 Unitree A1 机器人展开
./devel/lib/unitree_guide/junior_ctrl

在终端中：

按键 2：站立
按键 6 ：切换为 RL 模式（此时接收 cmd_vel 消息）

（可选）使用rqt_robot_steering 测试能否接收 cmd_vel 消息

shell 复制代码

#安装rospkg 模块
sudo apt update
sudo apt install python3-rospkg

#另开终端执行
rosrun rqt_robot_steering rqt_robot_steering

拖动rqt看 Gazebo中的机器狗是否移动即可。

2·启动 ego-planner

shell 复制代码

#另开终端
source ./devel/setup.bash
roslaunch ego_planner run_in_sim.launch  # 局部导航模块

#另开终端
source ./devel/setup.bash
roslaunch ego_planner rviz.launch  # RVIZ 可视化

注：这里官网打开的是ego_rviz.launch但是我在项目中没有看到这个文件，只看到了rviz

3·启动 PCT-planner

这里必须和前面构建的python版本相同！！！

shell 复制代码

# 另开终端进入PCT-planner，将分层地图可视化在RVIZ中
cd tomography/scripts/ 
python3 tomography.py --scene Building

# 另开终端进入PCT-planner，启用interactive_marker_server
cd planner/scripts/
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:home/YOUR-NAME/3d-navi/PCT_planner/planner/lib/3rdparty/gtsam-4.1.1/install/lib
python3 plan.py --scene Building

导航成功！！！