ROS gazebo 机器人仿真，环境与robot建模，添加相机 lidar，控制robot运动

b站上有一个非常好的ros教程234仿真之URDF_link标签简介-机器人系统仿真_哔哩哔哩_bilibili，推荐去看原视频。

视频教程的相关文档见：6.7.1 机器人运动控制以及里程计信息显示 · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

本文对视频教程第六章的主要内容做一个总结，视频教程没有集成的代码，都是每一课分散的代码，本文把主要代码集合进来，给嫌视频太长不想看的同学做一个总结。教程视频中使用的是rplidar，那个很不好用，也不接近现实。本文改用Velodyne的lidar，相对更好用一些。Velodyne源代码在github。

本文主要包括以下内容：

gazebo仿真世界的构建，mobile robot的构建，RGB相机和雷达这两个传感器的构建，如何获取传感器的数据并在rviz中显示，以及robot的控制器。

下载资源，可以得到如下的

文件结构

工作空间文件夹：ros_robot_navi，工作空间文件夹下：

src中包含两个功能包：

velodyne_descreption是github上下载的lidar仿真模块。

进入 robot_sim中，有如下结构

urdf中放的是robot lidar camera等模型文件，worlds中放的是gazebo模拟世界的环境，launch中就是launch文件了。

robot建模

在urdf/gazebo/中，放的是各类模型。

以my_base.xacro文件为例，这个是robot的底座

    <link name="base_footprint">
      <visual>
        <geometry>
          <sphere radius="${base_footprint_radius}" />
        </geometry>
      </visual>
    </link>

link标签就是机器人的各个部件，各个部件之间，通过joint标签相连接

    <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
      <parent link="base_footprint" />
      <child link="base_link" />
      <origin xyz="0 0 ${earth_space + base_link_length / 2 }" />
    </joint>

collision和initial属性是gazebo仿真必须的属性。进行刚体力学 运动学计算和碰撞计算。

my_car.xacro将各个部分拼装在一起。move是小车运动控制器。

<!-- 组合小车底盘与摄像头 -->
<robot name="my_car" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <xacro:include filename="my_head.xacro" />
    <xacro:include filename="my_base.xacro" />
    <xacro:include filename="my_camera.xacro" />
    <xacro:include filename="my_laser.xacro" />
    <xacro:include filename="move.xacro" />


    <xacro:include filename="$(find velodyne_description)/urdf/VLP-16.urdf.xacro"/>
	<xacro:VLP-16 parent="support" name="velodyne" topic="/velodyne_points" hz="10" samples="440" gpu="false">
		<origin xyz="0 0 0.4" rpy="0 0 0" />
	</xacro:VLP-16>
</robot>

在集成lidar时，parent是提前建好的joint中的父节点。通过parent这个参数，就可以建立lidar模块和小车底座模块的联系。

launch

在robot_sim功能包的launch文件夹中，car_env_gazebo.launch

<launch>
    <!--launch urdf content to param server-->
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find robot_sim)/urdf/gazebo/my_car.xacro" />
 
    <!-- launch gazebo -->
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <arg name="world_name" value="$(find robot_sim)/worlds/box_house.world" />
    </include>
    <!-- display robot in gazebo-->
    <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="model" args="-urdf -model mycar -param robot_description"  />
</launch>

command命令是为了将.xacro转为.urdf。也可以通过以下命令单独进行转化：

进入要转化的.xacro文件夹

rosrun xacro xacro xxx.xacro > xxx.urdf

把转化集成进.launch中的好处是改了模型以后不用单独转化，直接运行。坏处是，如果模型有问题，不知道哪里报错。如果在gazebo中没有正确显示出模型，那么再单独运行这个转化命令，看看是模型哪里写错了。

运行这个.launch文件

roslaunch robot_sim car_env_gazebo.launch

就可以在gazebo中看到小车和雷达了

再运行 my_car_rviz.launch

<launch>
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find robot_sim)/urdf/gazebo/my_car.xacro" />

    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" />
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" output="screen" />
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" output="screen" />
    <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" output="screen" />

</launch>

就可以在rviz中看到lidar的点云和相机的图片了

 

小车也可以加进来

运动控制

再打开一个终端，source一下，运行

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}}'

 控制小车运动。