Solidworks联合gazebo搭建仿真环境

gazebo的模型库里已经有很多模型了，但是如果要制作自己的模型，还是在Solidworks上比较方便，本文将介绍怎么将Solidworks的模型导入到gazebo中。

一、安装URDF插件

进入官网下载，正常安装，在Solidworks的工具->Tools->Export as URDF可以找到。

二、准备工作

首先在Solidworks画好装配体，给需要单独处理的配件设置坐标系(装配体->参考几何体，先确定原点，再确定xyz轴)。比如说这里我想给圆环蓝色，给挡板黄色，就需要单独设置支架、挡板和圆环的坐标系。

三、导出URDF文件

首先确定base_link，这里选择支架，设置base_link的坐标系，设置child link的个数，这里是两个(圆环和挡板)，右键base_link可以Add Child Link。

设置child link、Joint的名称以及坐标系，设置节点的类型(我这里是fixed，因为不需要转动)，确认无误后，点击Preview and Export，进入导出配置界面。

 

 这里主要看坐标系(有时候系统会改掉)，没有问题的话点击Next，点击Export URDF and Meshes，注意文件名不要有中文，把.SLDASM也去掉。

四、进入Ubuntu查看效果

首先把生成的源码放在工作空间目录(catkin_ws/src)下面，编译工作空间，接着输入命令

roslaunch circle_test display.launch

打开rviz，修改极坐标，增加机器人模型显示插件，就可以查看模型了，此时模型的颜色都是一样的，Solidworks所设置的颜色并不会被保存下来。

    

 

 要是想修改模型颜色，可以进入urdf文件夹打开urdf文件，修改配件对应的rgba(其中a代表不透明度)蓝色可以设置成0 0 1 1，黄色可以设置成1 1 0 1。

 

五、转换SDF格式

gazebo只能识别SDF格式，在urdf文件终端下输入

gz sdf -p circle_test.urdf > circle_test.sdf

可以发现sdf文件生成了

 在PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/models/目录创建一个新的文件夹，将上一步生成的sdf文件，以及urdf功能包中的meshes文件夹复制进去，再创建一个model.config的文件，如图：

model.config里面定义了需要加载的sdf文件名，以及可注明作者信息等，代码如下：

  circle_test
  1.0
  circle_test.sdf
  
    kang
    [email protected]
  
  

打开gazebo，可以在Insert的本地目录找到刚才搭建的模型。

 sdf文件一开始也不包括颜色信息，需要自行添加，这里设置支架为黑色

 
        0 0 0 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_test/meshes/base_link.STL
          
        
        
          
         
 

最后gazebo的显示效果如图所示

六、把模型放到world中

将sdf的内容复制到world文件下，修改model name，通过下面的代码设置模型在world中的位置和方向

      
        -0.4 6.5 0 0 -0 -1.57 
        1 1 1
        
          -0.4 6.5 0 0 -0 -1.57
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
          0 0 0 0 -0 0
        
      

在放置模型的过程中，我想把模型给悬浮在空中，通过在每个model末尾添加1实现。

    
      0 0 0 0 -0 0
      
        0.009851 -0 0.622144 0 -0 0
        6.3074
        
          1.75297
          -1.10699e-18
          0.00673159
          1.44277
          1.55322e-16
          0.317581
        
      
      
        0 0 0 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/base_link.STL
          
        
      
      
        0 0 1.07 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/Circle.STL
          
        
      
      
        0 0 0.35 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/rect.STL
          
        
      
      
        0 0 0 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/base_link.STL
          
        
        
          
         
      
      
        0 0 1.07 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/Circle.STL
          
        
        
          
         
      
      
        0 0 0.35 0 -0 0
        
          
            1 1 1
            model://circle_100/meshes/rect.STL
          
        
        
          
         
      
    
    1
  

七、使模型位置可变 

当需要障碍物的位置随机或者一直在移动，就需要用到这个功能。

1.编写生成插件的源文件set_position.cc

先新建一个目录set_position，里面存放源文件set_position.cc。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

float xx,yy,zz;

namespace gazebo
{
 class Set_position1 : public ModelPlugin
 {
   public: void Load(physics::ModelPtr _parent, sdf::ElementPtr /*_sdf*/)
   {
     // Store the pointer to the model
     this->model = _parent;

     //使用PoseAnimation类实例化一个对象，然后通过三个参数可设置运动模型名称，运动持续时间以及是否循环执行
     gazebo::common::PoseAnimationPtr anim(new gazebo::common::PoseAnimation("test", 1.0, false)); 
     //声明一个控制模型位姿的对象
     gazebo::common::PoseKeyFrame *key;
     xx = -0.5 + (rand()%100)/100.0;
     yy = -0.5 + (rand()%100)/100.0;
     zz = -0.5 + (rand()%100)/100.0;
     //设置模型到达某位姿的时刻
     key = anim->CreateKeyFrame(0);
     key->Translation(ignition::math::Vector3d(6.5, 0.4, 1.5));
     key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, M_PI));

     key = anim->CreateKeyFrame(1);
     key->Translation(ignition::math::Vector3d(6.5+xx, 0.4+yy, 1.5+zz));
     key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, M_PI));
 
     _parent->SetAnimation(anim);
   }

   // Pointer to the model
   private: physics::ModelPtr model;

   // Pointer to the update event connection
   private: event::ConnectionPtr updateConnection;
 };

 // Register this plugin with the simulator
 GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN(Set_position1)
}

这个代码的功能是在以1为边长，(6.5，0.4，1.5)为中心的正方体内随机生成一个点作为模型的中心，模型在一秒钟的时间从(6.5，0.4，1.5)移动到这个随机位置。

2.编写CMakeLists.txt文档

在目录set_position下新建一个CMakeLists.txt文档，内容如下。

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)
 
find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS system)
include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${Boost_LIBRARY_DIRS})
 
find_package(Protobuf REQUIRED)
find_package(gazebo REQUIRED)
 
set (CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${GAZEBO_CXX_FLAGS}")
 
 
include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})
 
# 使用set_position_1.cc源文件生成插件
add_library(set_position SHARED set_position.cc)
 
# 在生成插件过程中需要使用到的gazebo库文件
target_link_libraries(set_position_1 ${GAZEBO_LIBRARIES} ${Boost_LIBRARIES})

3.编译

在set_position目录下，新建一个build目录然后进入buid目录右键打开终端，输入【cmake ..】命令，然后再输入【make】命令就会在build目录生成一个libset_position.so库文件。

4.使用插件

在world文件中的1前面添加下面的代码：

同时将生成的set_position_box.so文件放在gazebo默认的库目录（/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-9/plugins），由于权限问题，我们在build文件中使用sudo命令复制：

sudo cp ./libset_position.so /usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-9/plugins/libset_position.so

这个时候运行world打开gazebo，就可以看到模型的运动了。