gazebo入门教程（二）建立简单模型

本节目标

现在，我们将构建一个简单的机器人——轮式车辆模型，并添加一个传感器，使其能够使机器人跟随目标点（人）。

使用模型编辑器，我们可以在图形用户界面（GUI）中构造简单的模型。对于更复杂的模型，您需要学习如何编写SDF文件，并查看有关构建机器人的教程。但是现在，我们可以在Gazebo GUI中完成所有操作！

一、模型编辑器用户界面

想要创建一个简单的机器人，我们首先要熟悉如何使用gazebo自带的模型编辑器，先从其用户界面开始叭~

要进入模型编辑器，在顶部菜单栏中单击Edit，然后选择Model Editor。或者，使用热键Ctrl + M。

• 注意：一旦进入模型编辑器中，gazebo中的物理仿真将立即暂停。

模型编辑器的界面看起来与Gazebo主界面相似，但有一些细微的差异。现在，左侧面板和顶部工具栏仅包含用于编辑和创建模型零件的小部件。因为现在暂停了仿真，所以显示模拟数据的底部工具栏被隐藏了。

①工具栏 -包含用于编辑模型的工具
②调色板 -也称为“ 左面板”。有两个用于编辑模型的标签。
③插入标签 -用于添加关节和模型约束的工具
④“模型”选项卡 -允许编辑模型属性和内容

调色板（左面板）

改版块有两个选项卡。

①INSERT：在“插入”选项卡中，您可以将新零件（链接和模型）添加到模型编辑器。共分为三个部分。

• 简单形状：这些是可以插入以在模型中形成链接的基本几何形状。
• 自定义形状：该Add按钮允许您从模型的链接中导入自定义网格。目前，它支持COLLADA（.dae），3D Systems（.stl），Wavefront（.obj）和W3C SVG（.svg）文件。
• 模型数据库：具有模型列表。可以按照与简单形状相同的方式将它们插入到“模型编辑器”中。插入后，它们称为嵌套模型。

②模型：使用“模型”选项卡可以设置要构建的模型的名称和基本参数。它显示了模型中的链接，关节，模型约束和插件的列表。可以使用Link Inspector修改参数。可以使用任何这些方法打开它。

• 双击列表中的项目
• 双击场景中的项目
• 右键单击列表中的项目，然后选择 Open Link Inspector
• 右键单击场景中的项目，然后选择 Open Link Inspector

工具列

与“仿真”模式下一样，“模型编辑器”中的主工具栏包括用于与场景中的对象进行交互的工具。

可用的工具包括选择，平移，缩放，旋转，撤消和重做，复制和粘贴，对齐，捕捉，视图调整以及联合创建。

局限性

模型编辑器支持大多数基本模型构建任务，这些任务可以通过编写SDF来完成。但是，有些功能尚不可用：

• 编辑嵌套模型和嵌套模型中的链接。
• 添加和编辑某些几何类型，包括“平面”和“折线”。
• 支持高度图。
• CAD功能。

二、车辆构造

熟悉模型编辑器的界面之后，我们正式开始“造车”~

1、创建车辆

本部分提供有关在“模型编辑器”中创建简单车辆模型的分步说明。

（1）、底盘

①首先，我们将创建车辆底盘。在左侧面板的“insert”选项卡中，在“box”图标上单击一次，将光标移至“场景”中的任何位置，然后再次单击以释放框。

②接下来，调整盒子的尺寸，使其看起来更像汽车底盘的形状。我们可以通过选择顶部工具栏上的“缩放”工具来做到这一点。在“场景”中选择该框，并且该框上方应显示RGB标记。红色标记代表X轴，绿色代表Y，蓝色代表Z。将鼠标移到红色标记上以使其突出显示，然后单击并拖动以使机箱沿X轴更长。缩放机箱，使其大约2米长。您可以通过查看地面上的1x1米网格来估算。

③现在，使用“缩放”工具展平机箱。单击并向下拖动蓝色标记，以使机箱大约是其原始大小的一半。

④我们希望将底盘降低到更靠近地面的位置。为了给出精确的测量值，我们将使用链接检查器（link inspector）。双击该框以调出检查器。向下滚动到link选项卡的底部以找到Pose参数，并将其更改Z为0.4m，然后在框外单击（不要按Enter）。单击OK以保存更改并关闭检查器。

（2）前轮

现在我们开始制作轮子
①首先从左侧面板上的insert选项卡插入圆柱体。

②圆柱体在其默认方向上滚动得不会很好。让我们使用Link Inspector沿X轴旋转它。双击圆柱体，滚动到底部的“姿势”部分，然后更改Roll为1.5707弧度（90度），然后在框外单击。暂时不要关闭检查器。

③接下来，通过提供确切的尺寸来调整轮子的尺寸。转到视觉选项卡以查看此链接中的视觉列表。应该只有一个。通过单击visual文本标签旁边的小箭头来展开可视项。向下滚动到该Geometry部分，然后将其更改Radius 为0.3m和Length为0.25m。

④现在，您应该在较大的圆柱体内看到较小的圆柱。这是预料之中的，因为我们仅更改了视觉几何体，而没有更改碰撞。visual是链接的图形表示，不影响物理模拟。切换到Geometry选项。设置Radius：0.3m和Length：0.25m 单击OK以保存更改并关闭检查器。

右边collision选项卡用于碰撞检查。

⑤现在我们已经创建了第一个轮子，我们将其用作模板并制作另一个轮子。选择滚轮，然后单击顶部工具栏中的复制图标。

⑥单击“粘贴”图标，然后将鼠标移回“场景”以插入副本

现在，通过沿X轴正方向（场景中的红色标记）对齐底盘，确保车辆能够正确行驶。在下一步中添加车轮时，请确保它们位于沿X轴正方向延伸的车辆末端。

⑦底盘和车轮目前是自由移动的车身。为了限制它们的运动，我们将在每个车轮和底盘之间添加关节。单击顶部工具栏上的Joint图标以弹出Create Joint对话框。

⑧Create Joint对话框包含通常为关节指定的关节属性。在配置任何属性之前，系统会提示您选择关节的父级和子级链接。将鼠标移到“场景”中的底盘上以使其突出显示，然后单击以将其设置为关节的父级。

⑨将鼠标移至左前轮；一条线现在应该从机箱的原点延伸到鼠标的末端。单击轮子将其设置为关节的子代。创建一个新的关节。默认情况下，它是旋转关节（如对话框中的部分所示），恰好是我们想要的Joint Types。

注意：您可能会发现此时更改视角很有用。可以在上部工具栏中完成；单击带有橙色边的多维数据集图标。

⑩接下来，我们需要配置轮子的旋转轴。在Create Joint对话框中，找到Joint axis并将其更改为Z（0，0，1）。注意轮子各个轴上的颜色显示。您应该看到一个黄色的环现在出现在关节图的蓝色箭头上方，表示其为旋转轴 。

⑪为了使车轮与底盘对齐，我们将在“ Joint Creation”对话框的部分中使用不同的对齐选项Align links。首先，我们将在X轴上对齐，因此单击X Align Max选项以查看对齐结果。圆柱体应突出显示以指示其姿势已更改。

⑫在我们的示例中，我们要使轮子与底盘平齐。要使车轮更靠近，请单击Y Align Max选项。但是，这还不是我们想要的。单击Y对齐选项旁边的Reverse选项，以将轮子的最小值（最大值的反方向）与底盘的最大值对齐。最后点击按Create。

请注意，此Reverse选项适用于子链接，因为下面的下拉列表中显示的默认对齐方式配置为Child to Parent。如果设置了Parent to Child配置，则Reverse选项将应用于父链接。

⑬要将轮子放置在地面上方，请双击轮子以打开链接检查器(link inspector)。我们可以使用Pose对话框底部的部分来移动轮子。假设轮子的半径为0.3m，请继续并将Z位置更改为0.3m以放置在地面上，然后按Ok。

⑭重复另一个前轮的关节创建过程和轴配置，确保：

• a）底盘是关节的父级，而轮是子级的，
• b）旋转轴设置为Z，
• c）使用Y Align Min选项将右轮对准底盘的另一侧。

（3）脚轮

①要为车辆制作脚轮，请单击左侧面板上的“球形”按钮，然后将其插入场景。

②通过提供与前轮相同的确切尺寸来调整球体的大小。转到视觉选项卡以查看此链接中的视觉列表，展开唯一的视觉项目，向下滚动到该Geometry部分并将其更改Radius为0.2m。确保对“碰撞”选项卡中的碰撞也执行相同的操作。

③要在脚轮和底盘之间创建关节，请单击顶部工具栏上的Joint图标，以显示Joint Creation对话框。将鼠标移至场景，然后选择底盘作为父链接，并选择球作为子链接。

④与前轮关节不同，脚轮在所有方向滚动，并且没有特定的旋转轴。在凉亭中，这是使用球形接头模拟的。因此，在Joint types选项中，选择Ball（球连接）。您应该在场景中看到关节视觉变化的颜色，以指示已设置了不同的关节类型。

⑤接下来，对准脚轮，使其与底盘居中，并位于后端。在Align links部分中，选择Y Align Center，选择在Y轴上居中的选项，然后选择X Align Min（最小对齐），使脚轮移动到车轮右后方的选项。按下Create按钮以完成关节创建过程。

⑥最后，调整脚轮的位置，使其位于地面上方。通过打开link inspector并将Z位置设置为0.2m。

2、添加传感器

我们将添加到汽车中的传感器是深度相机传感器，它将帮助我们检测汽车前方的物体。在本教程中，我们将从模型数据库中插入现有的传感器模型。

①转到“组件面板”（左侧面板），然后选择Insert选项卡以查看此部分中可用的模型列表(Model Database)。

②列表中的模型是根据它们所在的路径来组织的。如您所见，第一个列表包含本地计算机上可用的模型，如标题中的路径所示。如果您是初次使用，则列表中可能看不到很多型号。从在线模型数据库下载它们时，将会出现更多信息。查找带有路径的列表，然后展开它以查看在线模型数据库中可用的模型。

③这些模型按字母顺序排列。在列表中找到“深度相机” (Depth Camera)，然后单击它以开始下载模型。这可能需要几秒钟，具体取决于网络连接。

④下载完成后，您应该会看到景深相机模型出现在场景中。它看起来像一个小立方体。将鼠标移到场景上，然后单击汽车前面的空白处以插入深度摄像头。

⑤在顶部工具栏中选择“平移”工具，然后移动深度摄像头，使其位于车辆前部底盘的顶部，并大致位于Y轴的中心。

⑥接下来，将深度相机固定到机箱上。单击顶部工具栏中的“关节”（joint)图标以打开“关节创建” (Joint Creation )对话框。将鼠标移至场景，然后选择机箱作为父链接，选择深度摄像头作为子链接。

⑦在Joint Types部分，选择Fixed选项(即固定连接)，然后单击Create以完成创建关节。

3、添加插件

到目前为止，我们制造的车辆已包含所有物理和传感器组件。但是，它并不会真正做很多事情，但会保持静止并在仿真中生成深度数据。通过允许插件执行诸如传感器数据处理，路径规划和控制之类的计算，插件是一种具有一定自治权的增强模型的好方法。为简单起见，本教程将为我们的车辆使用现有的插件。请注意，可以创建自己的插件，但需要编写代码。请参阅插件教程。

①转到左侧面板，然后选择Model选项卡以查看组成您所构建汽车模型的零件。

②在Model Plugins选项下面，您应该看到一个 Add按钮。单击它以弹出一个“模型插件检查器”，您可以将新插件添加到模型中。

③首先，给插件起个名字。在follower字段中输入Plugin Name。插件名称在此模型中必须唯一。
④我们将要使用的插件称为libFollowerPlugin.so，因此请在Filename字段中输入此插件。文件名对应于本地计算机上存储的插件库的实际文件名。它以动态链接的共享库的形式存在，因此具有命名约定和扩展名**.so**（在Linux上）。如果您在其他操作系统上使用Gazebo，请不要担心，因为该扩展名将自动替换为正确的扩展名。

⑤该follower插件不需要任何其他参数，因此您可以将该Innerxml字段留空。注意：这是一个简单的插件，用于演示。插件通常具有各种相关的参数，例如，差动驱动插件需要指定控制左右车轮的关节名称，以便它可以沿正确的方向移动车辆。在使用follower插件的情况下，它会对其附加的模型类型做出许多假设，并尝试自动找到关节和传感器。

⑥单击OK以添加插件。现在，该插件应显示在左侧面板Model Plugins的下方。

保存模型

①通过转到File菜单并选择Save As来保存模型。输入模型的名称，然后单击Save。

②通过转到File并选择Exit Model Editor退出模型编辑器。凉亭现在应切换回普通模拟模式。点击播放按钮以运行模拟。

③要测试插件是否正常工作，请在汽车前面插入一个盒子，然后观察汽车向其缓慢移动。

如果要稍后再次编辑模型，只需右键单击它并在菜单中再次选择Edit Model。

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