基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】

目录

  • 一、配置机器人模型
    • 1.1 配置 xacro 文件
    • 1.2 配置 launch 文件
    • 1.3 启动仿真
  • 二、物理仿真环境
    • 2.1 直接使用现有的模型
    • 2.2 使用 Building Editor 创建模型
    • 2.3 使用仿真环境
  • 三、机器人添加传感器
    • 3.1 摄像头仿真
    • 3.2 激光雷达仿真
    • 3.3 Kinect 仿真
  • 四、总结
  • 五、参考资料

本文内容:

  • 上篇文章:基于 ROS 使用 ArbotiX + RViz 功能仿真【机器人仿真入门教程三】

一、配置机器人模型

1.1 配置 xacro 文件

说明:经过前面几篇文章的了解,创建机器人模型已经差不多会了,总的来说就是一块一块的添加相应的代码即可,这里就不再赘述了,贴出代码即可。

  • 首先进入到之前创建的 urdf/xacro 下,并创建 mbot_base_gazebo.xacro 文件。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/urdf/xacro
mkdir gazebo
cd gazebo
sudo gedit mbot_base_gazebo.xacro

在这里插入图片描述

  • 复制粘贴如下代码:
<?xml version="1.0"?>
<robot name="mbot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

    <xacro:property name="M_PI" value="3.1415926"/>
    <xacro:property name="base_mass"   value="20" /> 
    <xacro:property name="base_radius" value="0.20"/>
    <xacro:property name="base_length" value="0.16"/>

    <xacro:property name="wheel_mass"   value="2" />
    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.06"/>
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.025"/>
    <xacro:property name="wheel_joint_y" value="0.19"/>
    <xacro:property name="wheel_joint_z" value="0.05"/>

    <xacro:property name="caster_mass"    value="0.5" /> 
    <xacro:property name="caster_radius"  value="0.015"/>
    <xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>


    <material name="yellow">
        <color rgba="1 0.4 0 1"/>
    </material>
    <material name="black">
        <color rgba="0 0 0 0.95"/>
    </material>
    <material name="gray">
        <color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
    </material>


    <xacro:macro name="sphere_inertial_matrix" params="m r">
        <inertial>
            <mass value="${m}" />
            <inertia ixx="${2*m*r*r/5}" ixy="0" ixz="0"
                iyy="${2*m*r*r/5}" iyz="0" 
                izz="${2*m*r*r/5}" />
        </inertial>
    </xacro:macro>


    <xacro:macro name="cylinder_inertial_matrix" params="m r h">
        <inertial>
            <mass value="${m}" />
            <inertia ixx="${m*(3*r*r+h*h)/12}" ixy = "0" ixz = "0"
                iyy="${m*(3*r*r+h*h)/12}" iyz = "0"
                izz="${m*r*r/2}" /> 
        </inertial>
    </xacro:macro>


    <xacro:macro name="wheel" params="prefix reflect">
        <joint name="${prefix}_wheel_joint" type="continuous">
            <origin xyz="0 ${reflect*wheel_joint_y} ${-wheel_joint_z}" rpy="0 0 0"/>
            <parent link="base_link"/>
            <child link="${prefix}_wheel_link"/>
            <axis xyz="0 1 0"/>
        </joint>

        <link name="${prefix}_wheel_link">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
                </geometry>
                <material name="gray" />
            </visual>

            <collision>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />  
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
                </geometry>
            </collision>

            <cylinder_inertial_matrix  m="${wheel_mass}" r="${wheel_radius}" h="${wheel_length}" />             
        </link>

        <gazebo reference="${prefix}_wheel_link">
            <material>Gazebo/Gray</material>          
        </gazebo>

        <transmission name="${prefix}_wheel_joint_trans">
            <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
            <joint name="${prefix}_wheel_joint" >
                <hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
            </joint>
            <actuator name="${prefix}_wheel_joint_motor">
                <hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
                <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
            </actuator>
        </transmission>
    </xacro:macro>


    <xacro:macro name="caster" params="prefix reflect">
        <joint name="${prefix}_caster_joint" type="continuous">
            <origin xyz="${reflect*caster_joint_x} 0 ${-(base_length/2 + caster_radius)}" rpy="0 0 0"/>
            <parent link="base_link"/>
            <child link="${prefix}_caster_link"/>
            <axis xyz="0 1 0"/>
        </joint>

        <link name="${prefix}_caster_link">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
                <geometry>
                    <sphere radius="${caster_radius}" />
                </geometry>
                <material name="black" />
            </visual>

            <collision>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
                <geometry>
                    <sphere radius="${caster_radius}" />
                </geometry>
            </collision>  

            <sphere_inertial_matrix  m="${caster_mass}" r="${caster_radius}" />
        </link>

        <gazebo reference="${prefix}_caster_link">
            <material>Gazebo/Black</material>
        </gazebo>
    </xacro:macro>

    <xacro:macro name="mbot_base_gazebo">
        <link name="base_footprint">
            <visual>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <box size="0.001 0.001 0.001" />
                </geometry>
            </visual>
        </link>

        <gazebo reference="base_footprint">
            <turnGravityOff>false</turnGravityOff>
        </gazebo>

        <joint name="base_footprint_joint" type="fixed">
            <origin xyz="0 0 ${base_length/2 + caster_radius*2}" rpy="0 0 0" />        
            <parent link="base_footprint"/>
            <child link="base_link" />
        </joint>

                <link name="base_link">
            <visual>
                <origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
                </geometry>
                <material name="yellow" />
            </visual>
            <collision>
                <origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
                </geometry>
            </collision>   
            <cylinder_inertial_matrix  m="${base_mass}" r="${base_radius}" h="${base_length}" />
        </link>

        <gazebo reference="base_link">
            <material>Gazebo/Blue</material>
        </gazebo>
        <wheel prefix="left" reflect="-1"/>
        <wheel prefix="right" reflect="1"/>
        <caster prefix="front" reflect="-1"/>
        <caster prefix="back" reflect="1"/>
    </xacro:macro>


        <gazebo>
            <plugin name="differential_drive_controller" 
                    filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">

                <rosDebugLevel>Debug</rosDebugLevel>
                <publishWheelTF>true</publishWheelTF>
                <robotNamespace>/</robotNamespace>
                <publishTf>1</publishTf>
                <publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
                <alwaysOn>true</alwaysOn>
                <updateRate>100.0</updateRate>
                <legacyMode>true</legacyMode>
                <leftJoint>left_wheel_joint</leftJoint>
                <rightJoint>right_wheel_joint</rightJoint>
                <wheelSeparation>${wheel_joint_y*2}</wheelSeparation>
                <wheelDiameter>${2*wheel_radius}</wheelDiameter>
                <broadcastTF>1</broadcastTF>
                <wheelTorque>30</wheelTorque>
                <wheelAcceleration>1.8</wheelAcceleration>
                <commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
                <odometryFrame>odom</odometryFrame> 
                <odometryTopic>odom</odometryTopic>
                <robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
            </plugin>
        </gazebo> 

</robot>
  • 继续创建一个 mbot_gazebo.xacro 文件。
sudo gedit mbot_gazebo.xacro

在这里插入图片描述

  • 复制粘贴以下代码:
<?xml version="1.0"?>
<robot name="arm" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
    <xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_base_gazebo.xacro" />
    <mbot_base_gazebo/>
</robot>

1.2 配置 launch 文件

  • 切换到 launch/xacro 下,创建 mbot_base_gazebo.launch 文件。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro
mkdir gazebo
cd gazebo
sudo gedit mbot_base_gazebo.launch

基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第1张图片

  • 复制粘贴以下代码:
<launch>

    <arg name="paused" default="false"/>
    <arg name="use_sim_time" default="true"/>
    <arg name="gui" default="true"/>
    <arg name="headless" default="false"/>
    <arg name="debug" default="false"/>

    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <arg name="debug" value="$(arg debug)" />
        <arg name="gui" value="$(arg gui)" />
        <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
        <arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
        <arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
    </include>

    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_gazebo.xacro'" /> 

    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node> 

    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"  output="screen" >
        <param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
    </node>

    <node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
          args="-urdf -model mrobot -param robot_description"/> 
</launch>

1.3 启动仿真

  • 使用命令(在任何地方使用命令都可以):
roslaunch mbot_description mbot_base_gazebo.launch

基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第2张图片

  • 出现退出代码为 134 的错误。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第3张图片
    解决方法:在终端下设置环境变量为 0 。
export SVGA_VGPU10=0

注意:这只是临时设置,只作用于当前终端,要想永久写入 Bash 用户设置:echo "export SVGA_VGPU10=0" >> ~/.bashrc,后续如果想删除这个设置,可以使用:sudo gedit ~/.bashrc到文件中删除这个语句即可。

  • 再次启动仿真,就成功了!
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第4张图片

二、物理仿真环境

说明:创建仿真环境的方法有两种:
1、使用网上的模型进行摆放即可;
2、使用 Building Editor 创建模型。

2.1 直接使用现有的模型

  • 从网上可以找模型来下载使用,这里我提供一个模型:
    https://pan.baidu.com/s/18RiXVVpgBs90Rj2ZxJJ2yQ
    提取码:j2ro
  • 下载好了后,解压缩放在 .gazebo 下。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第5张图片
  • 文件名不要更改。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第6张图片
  • 如果关闭了 gazebo,再次启动仿真。
roslaunch mbot_description mbot_base_gazebo.launch
  • 可以看到 models 下有许多的文件了,这些都是模型,点击一下,然后在仿真界面放置即可,如果想要删除,左键选中,按键盘上的 Delete 键即可删除。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第7张图片
  • 转动视角:shift + 左键按住转动
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第8张图片
  • 保存环境模型:【File】→【Save Wold As】。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第9张图片
  • 将其保存在 ~/catkin_ws/src/mbot_description/worlds,文件名称要加上后缀。

说明:只需要保存在 ~/catkin_ws/src/mbot_description/ 下即可,后面的路径任意。

  • 关闭 gazebo。

2.2 使用 Building Editor 创建模型

  • gazebo 中点击【Edit】→【Building Editor】。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第10张图片
  • 但是在编辑的过程中,gazebo 会出现闪退的情况,退出代码为 139。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第11张图片
    解决方法:安装或更新 gazebo(在工作空间 ~/catkin_ws/src 中执行)(针对 ROS Melodic 版本的升级)。
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
sudo apt-get update
sudo apt-get install gazebo9
sudo apt-get install libgazebo9-dev
sudo apt-get upgrade
  • 更新了后,还要关闭 3D 图形加速,同时在编辑的时候操作慢点,特别是加门、窗的时候,过一会儿加,虚拟机比较垃圾带不动,装双系统应该不会出现这个问题。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第12张图片

小插曲:如果出现 gazebo 在保存文件时无反应,后台显示无权限打开某某某文件时,找到这个文件。
基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第13张图片
可以很明显看到这个文件只能 root 打开,权限被更改了,然后需要更改它的访问权限。
基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第14张图片
使用命令:sudo chown zcj:zcj recently-used.xbel,第一个 zcj 是用户,第二个 zcj 是用户组,后面跟文件名。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
上面还有一个错误:
在这里插入图片描述
我建议,重新配置 ROS 和工作空间吧,我百度了好久都没用结果,没辙。

  • 墙、门、窗啥的在白色方格中放置,纹理涂抹在 3D 模型中才能涂上。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第15张图片
  • 一件有趣的事情:像上图中这样把机器人镶墙里了,退出编辑后,机器人直接卡跑了哈哈哈哈,所以放墙啥的,给机器人腾出空位来。
  • 保存模型:【File】→【Save】。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第16张图片
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第17张图片
  • 退出编辑:【File】→【Exit Building Editor】。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第18张图片
  • 最后保存仿真环境 world 文件并退出 gazebo,方法同上。

2.3 使用仿真环境

  • 在 1.3 中启动仿真时的命令是调用的 mbot_base_gazebo.launch 文件,所以要修改里面的参数来调用刚刚创建的 .world 文件。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro/gazebo
sudo gedit mbot_base_gazebo.launch
  • 修改代码如下:

  • 只需要修改 value 后面的路径即可。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第19张图片

三、机器人添加传感器

3.1 摄像头仿真

xacro 文件:

  • 重新建模:带摄像头的机器人。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/urdf/xacro
mkdir sensors
cd sensors
sudo gedit camera_gazebo.xacro
  • 复制粘贴以下代码(记得删掉注释,否则报错):
<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="camera">
	<xacro:macro name="usb_camera" params="prefix:=camera">
    	<link name="${prefix}_link">
            <inertial>
                <mass value="0.1" />
                <origin xyz="0 0 0" />
                <inertia ixx="0.01" ixy="0.0" ixz="0.0"
                         iyy="0.01" iyz="0.0"
                         izz="0.01" />
            </inertial>

            <visual>
                <origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <box size="0.01 0.04 0.04" />
                </geometry>
                <material name="black"/>
            </visual>

            <collision>
                <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <box size="0.01 0.04 0.04" />
                </geometry>
            </collision>
        </link>
        <gazebo reference="${prefix}_link">
            <material>Gazebo/Black</material>
        </gazebo>
	     <gazebo reference="${prefix}_link"> <!-- 这个sensor代表的link -->
            <sensor type="camera" name="camera_node">
                <update_rate>30.0</update_rate><!-- 摄像头发布频率 -->
                <camera name="head">
                    <horizontal_fov>1.3962634</horizontal_fov><!-- 摄像头可视范围 -->
                    <image>
                        <width>1280</width><!-- 摄像头分辨率 -->
                        <height>720</height><!-- 摄像头分辨率 -->
                        <format>R8G8B8</format><!-- 摄像头数据格式 -->
                    </image>
                    <clip>
                        <near>0.02</near><!-- 最近距离 -->
                        <far>300</far><!-- 最远距离 -->
                    </clip>
                    <noise>
                        <type>gaussian</type><!-- 摄像头高斯噪声 -->
                        <mean>0.0</mean>
                        <stddev>0.007</stddev>
                    </noise>
                </camera>
                <plugin name="gazebo_camera" filename="libgazebo_ros_camera.so"><!-- 加载插件,实现摄像头功能 -->
                    <alwaysOn>true</alwaysOn>
                    <updateRate>0.0</updateRate>
                    <cameraName>/camera</cameraName><!-- 命名空间 -->
                    <imageTopicName>image_raw</imageTopicName><!-- 发布图片信息话题名称 -->
                    <cameraInfoTopicName>camera_info</cameraInfoTopicName><!-- 发布摄像头信息话题名称 -->
                    <frameName>camera_link</frameName><!-- 数据的坐标系统 -->
                    <hackBaseline>0.07</hackBaseline>
                    <distortionK1>0.0</distortionK1>
                    <distortionK2>0.0</distortionK2>
                    <distortionK3>0.0</distortionK3>
                    <distortionT1>0.0</distortionT1>
                    <distortionT2>0.0</distortionT2>
                </plugin>
            </sensor>
        </gazebo>
    </xacro:macro>
</robot>
  • 再创建 mbot_with_camera_gazebo.xacro 文件。
sudo gedit mbot_with_camera_gazebo.xacro
  • 复制粘贴以下代码(记得删除注释):
<?xml version="1.0"?>
<robot name="arm" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

    <xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_base_gazebo.xacro" /><!-- include机器人底盘mbot_base_gazebo.xacro -->
    <xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/sensors/camera_gazebo.xacro" /><!-- include机器人传感器摄像头camera_gazebo.xacro -->

       <!-- 声明参数 -->
    <xacro:property name="camera_offset_x" value="0.17" />
    <xacro:property name="camera_offset_y" value="0" />
    <xacro:property name="camera_offset_z" value="0.10" />

    <!-- Camera -->
    <joint name="camera_joint" type="fixed"><!-- 摄像头joint连接方式 -->
        <origin xyz="${camera_offset_x} ${camera_offset_y} ${camera_offset_z}" rpy="0 0 0" />
        <parent link="base_link"/>
        <child link="camera_link"/>
    </joint>
    <xacro:usb_camera prefix="camera"/><!-- 调用摄像头宏 -->
    <mbot_base_gazebo/><!-- 调用机器人底盘宏 -->
</robot>

launch 文件:

  • 创建带摄像头机器人的 launch 启动文件。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro/gazebo
sudo gedit view_mbot_with_camera_gazebo.launch
  • 复制粘贴以下代码(记得修改 world 文件的路径或文件名):
<launch>
    <arg name="world_name" value="$(find mbot_description)/worlds/playground1.world"/>
    <arg name="paused" default="false"/>
    <arg name="use_sim_time" default="true"/>
    <arg name="gui" default="true"/>
    <arg name="headless" default="false"/>
    <arg name="debug" default="false"/>
  
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <arg name="world_name" value="$(arg world_name)" />
        <arg name="debug" value="$(arg debug)" />
        <arg name="gui" value="$(arg gui)" />
        <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
        <arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
        <arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
    </include>

    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/sensors/mbot_with_camera_gazebo.xacro'" /> 

    
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node> 

    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"  output="screen" >
        <param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
    </node>

    <node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
          args="-urdf -model mrobot -param robot_description"/> 

</launch>
  • 运行仿真:
roslaunch mbot_description view_mbot_with_camera_gazebo.launch
  • 结果如下:
    gazebo 成功打开,也有仿真环境及机器人,但是终端里出现了这样的错误。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第20张图片
[ERROR] [1616421664.360261138]: SpawnModel: Failure - model name mrobot already exist.
  • 意思就是模型加载的时候失败了,原因是什么呢?
  • 在第二部分创建物理仿真环境的时候,保存的 playground1.world 文件内,既有物理仿真环境,同时里面又有一个机器人,然后现在加载 playground1.world 文件的同时又加载了机器人模型,是不是有两个机器人模型了,重复了,所以导致后面这个带摄像头的机器人无法被加载进来。
  • 综上所述,在创建物理仿真环境的时候,一定要把机器人删了,或者直接打开 gazebo 应用程序进行创建,当然,这样的打开方式,里面是空的,没有任何东西,就不会存在模型重复问题了。
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第21张图片
  • 用 QT 工具查看摄像头当前画面。
rqt_image_view

基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第22张图片

  • 启动键盘控制:
roslaunch mbot_teleop mbot_teleop.launch

基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第23张图片

RViz查看摄像头仿真:

  • 启动 RViz。
rosrun rviz rviz
  • 添加 add
    1. 选择机器人模型 RobotModel ,画面出现机器人
    2. 摄像头信息 image,选择image topic为/camera/image_raw 出现画面信息
      基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第24张图片

3.2 激光雷达仿真

xacro文件:

cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/urdf/xacro/sensors
sudo gedit lidar_gazebo.xacro
  • 激光雷达link添加碰撞属性和惯性属性
  • 添加gazebo标签
  • 添加gazebo激光雷达插件
  • lidar_gazebo.xacro文件内容
<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="laser">

    <xacro:macro name="rplidar" params="prefix">
        <!-- Create laser reference frame -->
        <link name="${prefix}_link">
            <inertial>
                <mass value="0.1" />
                <origin xyz="0 0 0" />
                <inertia ixx="0.01" ixy="0.0" ixz="0.0"
                         iyy="0.01" iyz="0.0"
                         izz="0.01" />
            </inertial>

            <visual>
                <origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder length="0.05" radius="0.05"/>
                </geometry>
                <material name="black"/>
            </visual>

            <collision>
                <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0 0 0" />
                <geometry>
                    <cylinder length="0.06" radius="0.05"/>
                </geometry>
            </collision>
        </link>
        <gazebo reference="${prefix}_link">
            <material>Gazebo/Black</material>
        </gazebo>

        <gazebo reference="${prefix}_link">
            <sensor type="ray" name="rplidar">
                <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
                <visualize>false</visualize>
                <update_rate>5.5</update_rate>
                <ray>
                    <scan>
                      <horizontal>
                        <samples>360</samples>
                        <resolution>1</resolution>
                        <min_angle>-3</min_angle>
                        <max_angle>3</max_angle>
                      </horizontal>
                    </scan>
                    <range>
                      <min>0.10</min>
                      <max>6.0</max>
                      <resolution>0.01</resolution>
                    </range>
                    <noise>
                      <type>gaussian</type>
                      <mean>0.0</mean>
                      <stddev>0.01</stddev>
                    </noise>
                </ray>
                <plugin name="gazebo_rplidar" filename="libgazebo_ros_laser.so">
                    <topicName>/scan</topicName>
                    <frameName>laser_link</frameName>
                </plugin>
            </sensor>
        </gazebo>

    </xacro:macro>
</robot>
  • 创建 mbot_with_laser_gazebo.xacro 文件。
sudo gedit mbot_with_laser_gazebo.xacro



    
    

    
    
    

    
    
        
        
        
    
    
    


lauch文件:

  • 新建 view_mbot_with_laser_gazebo.launch 文件。
cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/launch/xacro/gazebo
sudo gedit view_mbot_with_laser_gazebo.launch
<launch>

    <!-- 设置launch文件的参数 -->
    <arg name="world_name" value="$(find mbot_description)/worlds/playground.world"/><!-- 设置仿真环境文件路径 -->
    <arg name="paused" default="false"/>
    <arg name="use_sim_time" default="true"/>
    <arg name="gui" default="true"/>
    <arg name="headless" default="false"/>
    <arg name="debug" default="false"/>

    <!-- 运行gazebo仿真环境 -->
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <arg name="world_name" value="$(arg world_name)" />
        <arg name="debug" value="$(arg debug)" />
        <arg name="gui" value="$(arg gui)" />
        <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
        <arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
        <arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
    </include>

    <!-- 加载机器人模型描述参数 -->
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_with_laser_gazebo.xacro'" /> <!-- 设置机器人模型文件路径 -->

    <!-- 运行joint_state_publisher节点,发布机器人的关节状态  -->
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node> 

    <!-- 运行robot_state_publisher节点,发布tf  -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher"  output="screen" >
        <param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
    </node>

    <!-- 在gazebo中加载机器人模型-->
    <node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
          args="-urdf -model mrobot -param robot_description"/> 
</launch>

  • 启动仿真:
roslaunch mbot_gazebo view_mbot_with_laser_gazebo.launch

基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第25张图片

  • 启动键盘控制。
roslaunch mbot_teleop mbot_teleop.launch
  • 通过按按键j,u,i,o控制机器人。

Rviz查看激光雷达采集的信息

  • 启动 RViz。
rosrun rviz rviz
  • 显示如下:
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第26张图片

3.3 Kinect 仿真

  • 方法跟上面摄像头和激光雷达实现的方法类似,这里就不多加说明了,直接给出结果显示了。
  • gazebo 显示
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第27张图片
  • RViz 显示:
    基于 ROS 使用 Gazebo 物理仿真机器人【机器人仿真入门教程四】_第28张图片

四、总结

  • 整个过程其实并不太复杂的,只是在参考别人的博客的时候,出现了很多问题,需要修改对应的文件名,其中代码部分,存在路径问题,这我修改了好久,才正确弄出来。

五、参考资料

[1] ROS——Gazebo物理仿真环境搭建
[2] ROS运行gazebo的错误exit code 134解决方案
[3] 【Ubuntu 18.04 LTS】升级Gazebo 9
[4] Gazebo的卸载与重装

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