4 机器人仿真

• 机器人URDF模型优化
• ArbotiX+rviz功能仿真
• Gazebo物理仿真环境搭建

机器人URDF模型优化

URDF模型的进化版本——xacro模型文件

精简模型代码

• 创建宏定义
• 文件包含

提供可编程接口

• 常量
• 变量
• 数字计算
• 条件语句

常量定义

常量定义

常量使用

数学计算

注意：所有数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度

宏定义

宏定义

......

宏调用

文件包含

模型显示

方法一.将xacro文件转换成URDF文件后显示
rosrun xacro xacro.py mbot.xacro > mbot.urdf
方法二.直接调用xacro文件解析器(在launch文件中进行)

ArbotiX+rviz功能仿真

ArbotiX：

• 一种控制电机、舵机的硬件控制板
• 提供了相应的ROS功能包
• 提供了一个差速控制器，通过接受速度控制指令，更新机器人的里程计状态。
  ps.http://wiki.ros.org/arbotix

安装Arbotix功能包

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

注意：arbotix_ros中的Python文件需要添加可执行权限

添加可执行权限

配置ArbotiX控制器

第一步：创建launch文件arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

第二步：创建配置文件

controllers: {
   base_controller: {
       type: diff_controller, 
       base_frame_id: base_footprint, 
       base_width: 0.26, 
       ticks_meter: 4100, 
       Kp: 12, 
       Kd: 12, 
       Ki: 0, 
       Ko: 50, 
       accel_limit: 1.0 
    }
}

第三步：启动仿真器
roslaunch mbot_description arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

第四步：启动键盘控制
另外打开一个终端，输入指令

导航仿真示例

安装turtlebot包
sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot-*

安装ROS by example书配套的代码包rbx1
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/pirobot/rbx1.git
cd ..
catkin_make

运行示例程序
roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch
roslaunch rbx1_nav fake_amcl.launch map:=test_map.yaml
rosrun rviz rviz -d rospack find rbx1_nav/nav.rviz
运行结果：点击rviz画面中的2D Nav Goal 随便标记地图中的一点，小车可以根据路径规划进行导航

在三个终端中输入上述三个命令，结果如图

导航效果如图

Gazebo物理仿真环境搭建

• ros_control

ROS为开发者提供的机器人控制中间件
包含一系列控制器接口、传动装置接口、硬件接口、控制器工具箱等等
可以帮助机器人应用功能包快速落地，提高开发效率

• 常用控制器（Controllers）

joint_effort_controller
joint_state_controller
joint_position_controller
joint_velocity_controller

• 仿真步骤

配置机器人模型
创建仿真环境
开始仿真

配置物理仿真模型

1.为link添加惯性参数和碰撞属性
2.为link添加gazebo标签
3.为joint添加传动装置
4.添加gazebo控制器插件

创建仿真环境

在gazebo中加载机器人模型
view_mbot_gazebo_empty_world.launch

空环境中的机器人
roslaunch mbot_gazebo view_mbot_gazebo_empty_world.launch

启动之后的效果

创建仿真环境的两种方法

方法一：直接添加仿真环境

点击左上角Insert，选择模型添加至环境

方法二：使用Building Editor

编辑效果

编辑
保存

加载
启动

开始仿真

启动仿真环境

roslaunch mbot_gazebo view_mbot_gazebo_play_ground.launch

启动成功

启动键盘控制 roslaunch mbot_teleop mbot_teleop.launch

查看里程计信息rostopic echo odom

传感器仿真

• 摄像头仿真
  :描述传感器。type：传感器类型，camera。name：摄像头命名，自由设置
  :描述摄像头参数。分辨率，编码格式，图像范围，噪音参数等
  ：加载摄像头仿真插件。

  
  
  查看摄像头仿真图像rqt_image_view

• RGB-D摄像头仿真
  启动launch文件

  
  
  启动rviz，添加点云话题，添加图像话题

-激光雷达仿真
启动launch文件

添加RobotModel、LaserScan话题