gazebo仿真环境加载模型方式

我们都知道，gazebo可以在自带的gui中创建模型、导入模型，然后将一批模型组成的仿真环境保存为一个world文件：

例如上图所示的场景，我们可以从模型库中导入一些模型，然后或直接输入坐标或使用拖拽功能，将模型放置在需要的位置。（模型库下载：3dgems模型库）在菜单中File->Save as World可以将这些模型组成的仿真环境保存成一个world文件：

下面我们打开保存的test_01.world进行分析：

首先第一部分是光线设置：

      1
      0 0 10 0 -0 0
      0.8 0.8 0.8 1
      0.2 0.2 0.2 1
      
        1000
        0.9
        0.01
        0.001
      
      -0.5 0.1 -0.9
    

然后是地面ground plane：

      1
      
        
          
            
              0 0 1
              100 100
            
          
          
            
              
                100
                50
              
              
                
              
            
            
              
            
            
          
          10
        
        
          0
          
            
              0 0 1
              100 100
            
          
          
            
          
        
        0
        0
        0
      
    

设置了地面的面积、摩擦力、颜色等性质，在此不做详细介绍。
下面一部分是物理引擎的参数、模拟的经纬度等等环境设置：

0 0 -9.8
    6e-06 2.3e-05 -4.2e-05
    
    
      0.001
      1
      1000
    
    
      0.4 0.4 0.4 1
      0.7 0.7 0.7 1
      1
    
    
    
      EARTH_WGS84
      0
      0
      0
      0
    

接下来是导入的模型及其瞬时状态的部分，我们以其中一个模型“chair_1”为例，来看看gazebo gui保存world文件时，对模型是怎么处理的。首先是一系列的模型定义：

      
        -0.30674 -0.201817 0.000751 0 -0 0
        
          0 0 0 0 -0 0
          
            
              model://chair_1/meshes/frame.dae
              1 1 1
            
          
          
            
          
          1
          0
        
        
          0
          10
          0 0 0 0 -0 0
          
            
              model://chair_1/meshes/frame.dae
              1 1 1
            
          
          
            
              
            
            
            
              
                
              
              
            
          
        
        0
        0
        0
      
      
        -0.301944 -0.200687 -0.000751 0 -0 0
        
          0 0 0 0 -0 0
          
            
              model://chair_1/meshes/cushions.dae
              1 1 1
            
          
          
            
          
          1
          0
        
        
          0
          10
          0 0 0 0 -0 0
          
            
              model://chair_1/meshes/cushions.dae
              1 1 1
            
          
          
            
              
            
            
            
              
                
              
              
            
          
        
        0
        0
        0
      
      1
      1
      2.1281 -1.50707 0 0 -0 0
    

在这里我们发现，gazebo gui把导入环境的模型的模型文件内容一股脑复制进了world文件中，具体我们可以打开/chair_1/model.sdf对比内容。而且经过进一步测试发现，在gazebo中将同一模型复制几次，在world文件中就会复制几次模型文件内容！

也许gazebo这样做的初衷是为了将所有模型的定义都放进同一个world文件中来便于加载，就不用准备外部的模型库了（也就是说拷贝走一个world文件就行，不用models文件夹里的东西）。但是观察上面的chair_1定义我们发现，这样一个三维可视化模型还是需要外部链接如model://chair_1/materials/textures、model://chair_1/meshes/cushions.dae等来呈现视觉效果，还是得原始models文件夹内容才行。

接下来是导入的chair_1等模型在保存world的时刻的瞬时状态：

      192 183000000
      193 394273343
      1610584549 902590326
      192183
      
        2.1281 -1.50707 0 0 -0 0
        1 1 1
        
          1.82136 -1.70889 0.000751 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
        
        
          1.82616 -1.70776 -0.000751 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
        
      
      
    

在state这个标签下，保存了时刻、迭代次数等公共信息，然后就是各个模型、模型中各个link的瞬时信息，包括位置、速度、加速度等。

gazebo这种重复保存模型文件内容、模型瞬时信息的模型加载方式，会使得world文件变得非常长，很不好阅读和维护，以3dgems模型库中一个400平方米办公室环境为例：

这个包含几百个模型规模的world文件，大小有1.4M，长度超过42000行，在用launch打开的时候，过程非常漫长（以我一台i7 cpu，32G内存的台式机来说，打开一次要5分钟以上）。

所以，如果仿真环境中绝大部分模型都是静态的，也就是不需要额外设置速度加速度，只需要一个位置信息的话，我们可以采用直接引用模型链接的方式加载模型，以第一张图内的仿真环境为例，所有的模型文件内容都不需要写，只需要写下位置信息，并且用include标签引入模型链接即可：

    
      0.472518 -1.58098 0 0 -0 0
      
      true
        model://chair_set_1
     
    

    
      2.00597 -0.051607 0 0 -0 0
      
      true
        model://bookshelf_large
     
    

    
      2.1281 -1.50707 0 0 -0 0
      
      true
        model://chair_1
     
    

用这种方式改写的world文件，长度是原文件的几分之一。以上环境的world文件test_01.world和修改后的test_02.world原文件我放在了：应用3dgems模型库的gazebo worlds示例，供大家参考。

但是由此就产生了另一个问题：我们在gazebo gui中通过导入、拖拽、旋转模型建立的仿真环境，怎么能转化成上面代码块中的引用形式（即test_02.world形式）呢？目前来讲我还没发现很方便的办法，只能先保存成test_01.world那种形式，再对各个模型逐一修改，手工修改成test_02.world的形式。当然，作为一类xml形式的文件，肯定也能通过程序自动化地处理world文件，进行模型加载方式的转换。