从零开始仿真ROS小车（二）在gazebo中显示小车模型

一、实现过程

1、 从零开始仿真ROS小车（一）urdf模型+rviz可视化
2、从零开始仿真ROS小车（二）在gazebo中显示小车模型
优化xacro文件，并为模型添加碰撞参数、惯性矩阵、颜色，在rviz、gazebo中显示
3、从零开始仿真ROSR小车（三）运动控制、激光雷达仿真、深度相机仿真
4、从零开始仿真ROS小车（四）建图与导航

二、实现效果及包含文件

蓝色的相机和黑色的激光雷达没有，我这是已经加好的，我会在之后的文章中写

三、优化xacro模型

在手写urdf模型+rviz可视化基础上，我以方形全向轮车为基础，进行功能实现，xacro模型其实就是调用全局变量并结合函数

原理：

Xacro 可以声明变量，可以通过数学运算求解，使用流程控制控制执行顺序，还可以通过类似函数的实现，封装固定的逻辑，将逻辑中需要的可变的数据以参数的方式暴露出去，从而提高代码复用率以及程序的安全性。

四、jubot_box.xacro

讲解关键代码，全部代码可以在https://github.com/Grizi-ju上下载

    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.13" />
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.04" />
    <xacro:property name="wheel_mass" value="0.05" />

    <xacro:property name="PI" value="3.1415927" />

<xacro:macro name="wheel_func" params="wheel_name flag1 flag2">

    <joint name="${wheel_name}_joint" type="continuous">   
        <origin xyz="${0.20*flag2} ${0.298*flag1} 0.07" rpy="${PI/2} 0.0 0.0"/> 
        <parent link="base_link"/>  
        <child link="${wheel_name}_link"/> 
        <axis xyz="0 0 1"/>  
    joint>

    <link name="${wheel_name}_link">
        <visual>
            <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <geometry>
                <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>
            geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            material>
        visual>
    <collision>
        <geometry>  
            <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>             
        geometry>
        <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/> 
    collision>
    <xacro:cylinder_inertial_matrix m="${wheel_mass}" r="${wheel_radius}" h="${wheel_length}" />    
    link>
    <gazebo reference="${wheel_name}_link">
        <material>Gazebo/Blackmaterial>
    gazebo>

xacro:macro>   

    <xacro:wheel_func wheel_name="left_back" flag1="1" flag2="-1"/>
    <xacro:wheel_func wheel_name="right_back" flag1="-1" flag2="-1"/>
    <xacro:wheel_func wheel_name="left_front" flag1="1" flag2="1"/>
    <xacro:wheel_func wheel_name="right_front" flag1="-1" flag2="1"/>

以车轮为例
1、将轮子半径radius、长length、质量mass进行属性封装，在下面进行调用
2、写macro宏，参数为轮子名和用于±1的flag1、2，并在最后调用宏，这样就只需要写一次代码，实现4个轮子模型，不会显得冗余
3、为link添加碰撞参数、惯性矩阵、gazebo中的颜色设置
小车其他部分
1、举一反三，其他link、joint也进行一下属性封装
2、轮子、支架、这类多个的进行宏调用
3、所有link部分添加collision、inertial_matrix、gazebo material

五、head.xacro

我把惯性矩阵部分另写了一个头文件，分别包含球体、圆柱体、方体，只需要在jubot_box.xacro里引用就行了，添加一行代码：

<robot name="base" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    
    <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="Box_inertial_matrix" params="m l w h">
       <inertial>
               <mass value="${m}" />
               <inertia ixx="${m*(h*h + l*l)/12}" ixy = "0" ixz = "0"
                   iyy="${m*(w*w + l*l)/12}" iyz= "0"
                   izz="${m*(w*w + h*h)/12}" />
       inertial>
   xacro:macro>
robot>

六、display_jubot_box_urdf.launch

这是一个在rviz当中显示机器人模型的launch文件，文件名可以自己修改

<launch>
	
	<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find jubot_demo)/urdf_box/jubot_box.xacro" />

	
	<node name="joint_state_publisher_gui" pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" />
	
	
	<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
	
	
    <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find jubot_demo)/config/jubot_box_urdf.rviz" required="true" />  
launch>

七、gazebo_box.launch

这是在gazebo中显示机器人模型的文件

<launch>
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find jubot_demo)/urdf_box/jubot_box.xacro" />

    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" />

    <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="model" args="-urdf -model mycar -param robot_description"  />
launch>

八、Gazebo仿真环境搭建

之前我们用的是gazebo空白世界，现在我们搭建下自己想要的障碍物环境
1、打开gazebo
终端直接输入gazebo
2、左上角edit->building editor
3、拖拉左边的组件到白色区域，开始创建
4、创建好后file->save world as 以.world格式保存在功能包下，最好新建个world文件夹，再在model中打开文件，添加障碍物模型
5、添加gazebo_box.launch文件中的地图路径，改为自己保存地图位置的路径：

<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch" >
        <arg name="world_name" value="$(find jubot_gazebo)/world/robot_room.world"/>    
    include>

小车在gazebo中的显示模型：

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