利用Gazebo搭建赛道，控制小车完成比赛(大学生智能车大赛室外光电组赛道仿真模拟)

现在很多小伙伴在为全国大学生智能车比赛做准备，但在进行小车组装之前，一定会通过ROS进行赛道模拟，调试，一切准备就绪后才会进行现实中小车的组装，因此，测试是非常重要的，本次博客，林君学长主要带大家利用Gazebo搭建全国大学生智能车比赛的规则赛道，控制小车，跑完赛道，虽然只是简单的模拟，但对参赛的小伙伴来说，可以说非常重要了，有了一个入门的基础，接下来，一起看步骤了解吧！

• ubuntu版本：ubuntuKylin-16.04
• ROS版本：ROS-kinetic
• Gazebo版本：Gazebo-7.16

一、 ROS仿真功能包下载编译

一下ROS的仿真功能包需要通过GitHub克隆下载，当然是网络的大佬写好了的，小伙伴如需要自己写，可以参考其中的代码，进行自行构建，这里，林君学长推荐模仿该仿真功能包，进行自行搭建，毕竟对于才参赛的同学来说，动手能力非常的重要！

1、racecar功能包下载

1）、新建终端进入ROS工作空间的src目录下

cd ~/lenovo/ros/src

2）、下载Gazebo搭建赛道功能包racecar

git clone https://github.com/xmy0916/racecar.git

3）、racecar功能包中资源展示

4）、建议及推荐
（1）、小伙伴如果下载过慢，可以尝试通过手机开热点后，通过电脑进行连接，然后下载，这样可能会下载成功，因为林君学长就是这样下载成功的
（2）、小伙伴如果实在不能够下载，林君学长已经将该源码资源包啥贯穿到我的资源模块，小伙伴可以去林君学长的后台下载，下载链接如下所示:
https://download.csdn.net/download/qq_42451251/12483862

以上资源包的内容和林君学长下面讲解资源包的内容完全一样哦，接下来，让我们进入正题吧！

2、安装该功能包运行需要的控件

在上面的终端不关闭的情况下，新建一个终端，进行控件的安装，控件的安装是为了本次实验任务需要，不安装，在编译或者运行的时候会出现错误的哦！
1）、driver_base的控件安装

sudo apt-get install ros-kinetic-driver-base

输入y进行下载，以上截图为操作现状，后面的控件下载将不给出截图了哦，输入y对应下载就好！
2）、controllers控件安装

sudo apt-get install ros-kinetic-gazebo-ros-control
sudo apt-get install ros-kinetic-effort-controllers
sudo apt-get install ros-kinetic-joint-state-controller

3）、ackermann_msgs控件安装

sudo apt-get install ros-kinetic-ackermann-msgs

4）、planner控件安装

sudo apt-get install ros-kinetic-global-planner
sudo apt-get install ros-kinetic-teb-local-planner

以上就是需要编译之前准备的控件安装啦，控件安装成功后，关闭这个终端；有些控件是之前在进行ROS学习的时候安装过的，但也是本次任务需要的控件，小伙伴对应安装就好，如果安装过，他会提示已安装的哦。接下来，我们开始进行编译吧！

3、racecar功能包编译

1）、返回ROS工作空间

cd ~/lenovo/ros

2）、编译

catkin_make

3）、编译成功如下所示：

编译过程中，如果遇到问题，则可根据提示修改，由于林君学长在编译之后，没有遇到过问题，编译很流畅，如果小伙伴遇到问题，可以给林君学长留言或者私信，看到后，能够解决的会帮大家解决的哦！

4、测试是否编译成功

1）、程序注册

source ./devel/setup.bash

2）、在终端输入以下命令，运行小车模型,测试编译是否成功

roslaunch racecar_gazebo racecar.launch 

以上命令运行之后，系统将会打开一个tk的控制界面小窗，控制小车的移动，同时，系统会打开Gazebo仿真软件，里面会有一个小车模型，如下所示：

该tk窗口可以通过键盘的WSAD来控制小车进行位移！

二、 运行功能包自带的赛道

1、运行赛道，控制小车进行位移

1）、在上面ctrl+c结束gazebo的运行，然后运行如下命令，运行赛道

roslaunch racecar_gazebo racecar_runway.launch

2）、运行结果如下：

3）、控制小车进行位移：

2、进行gmapping建图

1）、新建终端，运行rviz,进行gmapping建图

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
roslaunch racecar_gazebo slam_gmapping.launch

3）、控制小车跑完全图，进行gmapping建图
（1）、赛道跑到一半

（2）、赛道跑完

现在gmapping地图就建立好了，操控小车进行跑图需要有点耐心，需要一定的时间，而且操作不到位，可能导致小车翻车，所以小心操控呀！接下来就进行地图的保存吧
4）、通过以下命令，保存gmapping图

rosrun map_server map_saver -f test_map

保存的地图如下所示：

注意： 由于我们是在ros下运行的，所以地图在ros工作空间下，小伙伴也可以自行定位地图保存的位置例如：

rosrun map_server map_saver -f xxx/xxx/test_map

一般来说，地图需要保存到map文件夹内，该文件夹专门用来保存我们创建模型的gmapping地图，如下所示：


好了，接下来，我们关闭上面运行的所有程序及所有终端，然后我们就可以开始进行我们自己搭建地图了。
接下来，我们自己搭建一个地图，然后添加障碍物进行小车跑图吧！

三、 自行进行赛道搭建

为了区别刚刚的地图，我们自行创建一个较为简单的地图吧，这也是为了方便本次博客的讲解，下面，我们开始吧！

1、新建终端，打开Gazebo

1）、输入如下命令，打开gazebo

gazebo

2）、点击Edit->Build Editor，进行模型创建

3）、模型创建完成图如下所示：
对于gazebo怎么创建模型图，小伙伴们可以参考林君学长的另一篇博客，讲解了如何通过gazebo创建仿真模型图及对应的保存，博客链接如下所示：
https://blog.csdn.net/qq_42451251/article/details/105161520

4）、接下来，将创建好的地图模型保存


在对应的位置，我们便可以看到我们创建的赛道模型了：

5）、关闭gazebo

2、运行小车模型，导入刚刚的模型框架，然后保存world文件

1）、通过以下代码运行小车模型

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
roslaunch racecar_gazebo racecar.launch 

2)、拖入刚刚我们创建的地图到合适的位置

3）、添加障碍物

4）、保存world文件到下载功能包中的racecar_gazebo包中的worlds文件夹中
（1）、选择File->Save World AS

（2）、选择racecar_gazebo包中的worlds文件夹进行保存，自己命名吧，不要和里面的名字重复就好，学长命名为track1


（3）、查看是够保存成功

可以看到模型导入成功，接下来，我们就创建launch文件运行自己的地图吧！

3、创建launch文件，填写赛道配置参数

1）、新建终端，进入racecar_gazebo工程包中的launch文件夹

cd ~/lenovo/ros/src/racecar/racecar_gazebo/launch

2）、创建track1.launch文件

touch track1.launch

3)、打开track1.launch文件，写入配置参数

gedit track1.launch

写入如下代码：

<?xml version="1.0"?>
<launch>
  <!-- Launch the racecar -->
  <include file="$(find racecar_gazebo)/launch/racecar.launch">
    <arg name="world_name" value="track1"/>
  </include>
</launch>

然后点击保存后关闭！接下来就可以运行我们自己的赛道了

4、运行我们的地图

1）、运行地图

source ./devel/setup.bash
roslaunch racecar_gazebo track1.launch 

2）、控制小车跑图

5、进行gmapping建图

1）、上面运行的终端不关闭，新建终端，接着输入如下命令，进行gmapping建图

roslaunch racecar_gazebo slam_gmapping.launch

2）、控制小车，跑完全图，全图如下所示：

3）、新建终端，保存gmapping创建的地图

cd ~/lenovo/ros/src/racecar/racecar_gazebo/map
rosrun map_server map_saver -f track1_map

4）查看地图是否保存成功

可以看到，地图已经完整的保存了哦；到这里，我们的基本任务就完成了哦，关闭以上运行的所有软件，及所有终端；接下来，我们就让小车自动导航吧，避免人工操作过于繁琐，让它自己跑起来！

四、 实现 小车自主定位导航

1、创建手工导航launch文件

1）、新建终端，创建track2.launch文件

cd ~/lenovo/ros/src/racecar/racecar_gazebo/launch
touch track2.launch
gedit track2.launch

2）、写入配置文件代码

<?xml version="1.0"?>
<launch>
  <!-- Launch the racecar -->
  <include file="$(find racecar_gazebo)/launch/racecar.launch">
    <arg name="world_name" value="track1"/>
  </include>
  
  <!-- Launch the built-map -->
  <node name="map_server" pkg="map_server" type="map_server" args="$(find racecar_gazebo)/map/track1_map.yaml" />

  <!--Launch the move base with time elastic band-->
  <param name="/use_sim_time" value="true"/>
  <node pkg="move_base" type="move_base" respawn="false" name="move_base" output="screen">
    <rosparam file="$(find racecar_gazebo)/config/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="global_costmap" />
    <rosparam file="$(find racecar_gazebo)/config/costmap_common_params.yaml" command="load" ns="local_costmap" />
    <rosparam file="$(find racecar_gazebo)/config/local_costmap_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find racecar_gazebo)/config/global_costmap_params.yaml" command="load" />
    <rosparam file="$(find racecar_gazebo)/config/teb_local_planner_params.yaml" command="load" />

    <param name="base_global_planner" value="global_planner/GlobalPlanner" />
    <param name="planner_frequency" value="0.01" />
    <param name="planner_patience" value="5.0" />
    <!--param name="use_dijkstra" value="false" /-->
    
    <param name="base_local_planner" value="teb_local_planner/TebLocalPlannerROS" />
    <param name="controller_frequency" value="5.0" />
    <param name="controller_patience" value="15.0" />

    <param name="clearing_rotation_allowed" value="false" />
  </node>
  
</launch>

3）、如何改为你们的？
小伙伴只需要如下图所示，该其中两个地方，改为你们自己的模型名和保存地图的yaml文件就可以了：

2、运行手工导航

1）、输入如下命令，运行我们的赛道

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
roslaunch racecar_gazebo track2.launch

2）、新建终端，运行RVIZ进行手工导航

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
roslaunch racecar_gazebo racecar_rviz.launch

3）、新建终端，启动导航的path_pursuit.py文件

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
rosrun racecar_gazebo path_pursuit.py

3、选择2D Nav Goal指针，进行手工导航

1）、选择2D Nav Goal指针

2）、通过2D Nav Goal指针选择地图上面的一个点进行手工导航

3）、新建终端，运行路径python文件，提示是否到达终点

cd ~/lenovo/ros
source ./devel/setup.bash
rosrun racecar_gazebo path_pursuit.py

4）、观察小车的移动情况

到达终点之后，运行路径python文件的终端就会显示已到达：

小车自动导航很慢的，小伙伴耐心等待就行了！
以上就是本次博客的全部内容啦，希望小伙伴通过对本次博客的阅读，可以帮助小伙伴理解，如何进行赛道搭建并进行小车吧比赛建模，对小伙伴参加全国智能车大赛是非常有帮助的哦！
遇到问题的小伙伴评论区留言，林君学长看到会为大家解答的，这个学长不太冷！

陈一月的又一天编程随岁月^ _ ^