ROS学习第七天 机器人系统设计（一）——（仿真&导航）

学过RO的都知道ROS中的机器人系统仿真与导航是最重要、最核心的功能，无论是实际运行还是虚拟仿真，都是学习ROS的精华所在。
本节将不会过多的介绍机器人的仿真内容，主要是因为建立一个机器人模型过于浪费时间，就像是32不会让你来仿真一样，本意是不想说仿真的，但是考虑到后面机器人的导航还是要用到机器人模型的，这一节会稍微提一下基础性的概念。

6.1机器人仿真概述

虽然机器人仿真给没有设备的提供一个机会，但是构建仿真环境会浪费过多的时间，所以这里并不推荐自己构建仿真环境。
所以这里只会简单的介绍关于仿真一些流程，工作组件的名字
谈到仿真，一定要学习ROS中的三个内容：
对机器人建模(URDF)
创建仿真环境(Gazebo)
感知环境(Rviz)
其中URDF不能单独使用，需要结合后者中的任意一个
这里只简单地介绍一下URDF结合Rviz的仿真。
URDF结合Gazebo，就不细说了，主要是知道有这么个功能就行

6.1.1 URDF

URDF简单来说是一种描述性文件，用它的语言来诠释一个红色的立方体

  

 

Rviz下的URDF表示的立方体以及对应URDF文件叙述

现在来创建一个URDF文件

• 1 创建一个功能包，并导入依赖包:urdf与xacro

urdf与xacro就像我们使用的roscpp那样是构建URDF所需要的编程语言

• 2 创建如下文件夹，建立框架

 

Launch文件用启动该节点
meshes是用来贴图
urdf用来描述模型

• 3  开始编程

新建urdf文件后缀.urdf

 

也可以用xacro,后缀是.urdf.xacro
这里直接复制老师文档中的了，就不详细解释了

但是在运行的时候就和下面用launch文件传参不一样，由于xacro最后两行已经配置了相应语法，只需要传入到xacro中就能转换为urdf文件

然后保存输出

在相应文件夹下就能生成对应urdf文件

 

xacro就到此结束，不再细说

• 4 编写launch文件

主要来将URDF上面的编程文件载入参数服务器中，并调用rviz

之后运行launch文件就能够直接打开rviz，在add中国选择机器人模型就能够打开该文件在rviz就能实现（需要修改地图坐标系）

• 5 优化机器人

…不进行介绍

6.1.2Rviz

ROS小车在实际操作的时候会调用地盘驱动硬件，在仿真中无法获取动态数据.ROS就提供了一种仿真的方式在Rviz中实现运动，Arbotix就是对应的接口，ROS提供相应的功能包来调用这个接口，这样控制机器人的命令就能够通过这个接口实现控制小车运动

这里还是简单介绍一下相应的设备

        1 安装 Arbotix

方式1:命令行安装

sudo apt-get install ros-<>-arbotix

将 <> 替换成当前 ROS 版本名称，

如果提示功能包无法定位，使用方式2。

方式2:源码安装

先从 github 下载源码，然后调用 catkin_make 编译

git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros.git

        2 创建新功能包，准备机器人 urdf、xacro

urdf 和 xacro 调用上一讲实现即可

        3 添加 arbotix 所需的配置文件

添加 arbotix 所需配置文件

controllers: {

   # 单控制器设置

   base_controller: {

          #类型: 差速控制器

       type: diff_controller,

       #参考坐标

       base_frame_id: base_footprint,

       #两个轮子之间的间距

       base_width: 0.2,

       #控制频率

       ticks_meter: 2000,

       #PID控制参数，使机器人车轮快速达到预期速度

       Kp: 12,

       Kd: 12,

       Ki: 0,

       Ko: 50,

       #加速限制

       accel_limit: 1.0

    }

}

其他配置想参考
http://wiki.ros.org/arbotix_python/diff_controller

launch 文件中配置 arbotix 节点
launch 示例代码



     

     

代码解释:

调用了 arbotix_python 功能包下的 arbotix_driver 节点

arbotix 驱动机器人运行时，需要获取机器人信息，可以通过 file 加载配置文件

在仿真环境下，需要配置 sim 为 true

        4 启动 launch 文件并控制机器人模型运动

启动launch:roslaunch xxxx ....launch   然后配置 rviz即可

控制小车运动:

调用 rostopic list 会发现一个熟悉的话题: /cmd_vel 也就说我们可以发布 cmd_vel 话题消息控制小陈运动了，该实现策略有多种，可以另行编写节点，或者更简单些可以直接通过如下命令发布消息:

rostopic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 0.2, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 0.5}}'

还可以直接在rviz中设置话题名称，这样就能够直接看到机器人运行的方向

修改keep就能够少量查看

总而言之在add中能添加各种组件

6.1.3 Gazebo

因为用仿真环境，需要使用ros_control，和Arbotix接口功能是一样的，配置就不细究，这里直接跳过

6.1.4三者结合使用

上面说了URDF 用于创建机器人模型、Rviz 可以显示机器人感知到的环境信息，Gazebo 用于仿真，可以模拟外界环境，以及机器人的一些传感器

本节就是建立虚拟的环境，主要目的是使用传感器
简单来说Gazebo创建虚假的三维环境

 

URDF创建小车
使得小车能够在Gazebo中运行

 

在rviz中能够使用各种该传感器来读取运动参数
深度相机相机采集相片和深度信息

因为只是大致提一嘴仿真 ，很多东西都没细说，没细究，只是大概介绍一些工作组件的功能和原理
如果真的要使用仿真需要参考官网，还有老师的视频

Gazebo : Tutorial : Gazebo plugins in ROS

231仿真之URDF集成rviz_基本流程-机器人系统仿真_哔哩哔哩_bilibili