为啥在gazebo中运动的小车在rviz中不运动

Posted 2023-04-01

参考技术A 之前我按古月老师的书中的例程添加了gazebo标签，奇怪的一幕发生了，小车自己以隔壁吴老二的步伐在地板上肆意摩擦，而且机械臂姿势不太对（根本没注意这一点，后来搞清楚是因为没加控制器，所以机械臂相当于各关节没有自锁，进而姿态奇异，进而受力不对，进而发生移动），一开始以为是质量参数不对，调大调小都不行，后来想着一部分一部分调试吧，去掉了臂，小车不动了。

分析：
（1）gazebo属于物理仿真，意思大概是任何一部分受力不平衡都会导致整体受力不平衡进而发生难以预测的移动；
（2）仿真需要一部分一部分的添加，不熟悉的情况下不要一股脑儿怼进去，不容易发现问题；
（3）gazebo里姿态和rviz中不同其实说明了一个问题，机械臂的gazebo模型不太对，或者受力不太对，应该想到是它导致的系统整体以不可控的姿态移动。

ROS Gazebo使用解析

Gazebo是ROS中的一个实现物理仿真的工具包，gazebo本身就是一款机器人的仿真软件，基于ODE的物理引擎，可以模拟机器人以及环境中的很多物理特性。

类似于rviz工具，在gazebo工具中也可以加载机器人模型。
加载的步骤：

1. 安装gazebo工具包
2. 新建工程，将包的路径位置加入到环境变量ROS_PACKAGE_PATH中
3. 新建.xacro文件并编辑内容
4. 新建.world文件并编辑内容
5. 新建.launch文件并编辑内容
6. 显示模型及其参数

其中.xacro文件包括机器人模型信息的文件，.world是gazebo环境地图文件，.launch为启动脚本。

export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/

上述指令可以临时将包的路径位置加入到环境变量ROS_PACKAGE_PATH中

安装gazebo工具包

sudo apt-get install ros-indigo-gazebo-ros-pkgs ros-indigo-gazebo-roscontrol

安装成功后，运行测试

rosrun gazebo_ros gazebo

新建工程，将包的路径位置加入到环境变量ROS_PACKAGE_PATH中

roscreate-pkg gazebo_test urdf xacro

• 增加环境变量

export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:/your_path/gazebo_test

新建.xacro文件并编辑内容

• 新建文件夹urdf

mkdir -p gazebo_test/urdf

• 在urdf文件夹下编辑robot1.xacro文件如下

<?xml version="1.0"?>

<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" 
    xmlns:sensor="http://playerstage.sourceforge.net/gazebo/xmlschema/#sensor"
        xmlns:controller="http://playerstage.sourceforge.net/gazebo/xmlschema/#controller"
        xmlns:interface="http://playerstage.sourceforge.net/gazebo/xmlschema/#interface"
    name="robot1">

    <xacro:property name="length_wheel" value="0.05" />
    <xacro:property name="radius_wheel" value="0.05" />
    <xacro:macro name="default_inertial" params="mass">
               <inertial>
                       <mass value="${mass}" />
                       <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0"
                                iyy="1.0" iyz="0.0"
                                izz="1.0" />
               </inertial>
    </xacro:macro>

    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                    <box size="0.001 0.001 0.001"/>
                </geometry>
            <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
        </visual>
        <xacro:default_inertial mass="0.0001"/>
    </link>

    <gazebo reference="base_footprint">
        <material>Gazebo/Green</material>
        <turnGravityOff>false</turnGravityOff>
    </gazebo>

    <joint name="base_footprint_joint" type="fixed">
        <origin xyz="0 0 0" />
        <parent link="base_footprint" />
        <child link="base_link" />
    </joint>


    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                    <box size="0.2 .3 .1"/>
                </geometry>
            <origin rpy="0 0 1.54" xyz="0 0 0.05"/>
            <material name="white">
                <color rgba="1 1 1 1"/>
            </material>
        </visual>
        <collision>
            <geometry>
                    <box size="0.2 .3 0.1"/>
            </geometry>
        </collision>
        <xacro:default_inertial mass="10"/>
    </link>

    <link name="wheel_1">
        <visual>
                <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
                </geometry>
            <!-- <origin rpy="0 1.5 0" xyz="0.1 0.1 0"/> -->
            <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            </material>
        </visual>
        <collision>
            <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
            </geometry>
        </collision>
        <xacro:default_inertial mass="1"/>
    </link>

    <link name="wheel_2">
        <visual>
                <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
                </geometry>
            <!-- <origin rpy="0 1.5 0" xyz="-0.1 0.1 0"/> -->
            <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
            <material name="black"/>
        </visual>
        <collision>
            <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
            </geometry>
        </collision>
        <xacro:default_inertial mass="1"/>

    </link>

    <link name="wheel_3">
        <visual>
                <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
                </geometry>
            <!-- <origin rpy="0 1.5 0" xyz="0.1 -0.1 0"/> -->

            <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0"/>
            <material name="black"/>
        </visual>
        <collision>
            <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
            </geometry>
        </collision>
        <xacro:default_inertial mass="1"/>
    </link>

    <link name="wheel_4">
        <visual>
                <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
                </geometry>
        <!--    <origin rpy="0 1.5 0" xyz="-0.1 -0.1 0"/> -->
            <origin rpy="0 0 0" xyz="0 0 0" />
            <material name="black"/>
        </visual>
        <collision>
            <geometry>
                    <cylinder length="${length_wheel}" radius="${radius_wheel}"/>
            </geometry>
        </collision>
        <xacro:default_inertial mass="1"/>

    </link>



 <joint name="base_to_wheel1" type="continuous">
   <parent link="base_link"/>
   <child link="wheel_1"/>
   <origin rpy="1.5707 0 0" xyz="0.1 0.15 0"/>
   <axis xyz="0 0 1" />
 </joint>

 <joint name="base_to_wheel2" type="continuous">
   <axis xyz="0 0 1" />
   <anchor xyz="0 0 0" />
   <limit effort="100" velocity="100" />
   <parent link="base_link"/>
   <child link="wheel_2"/>
   <origin rpy="1.5707 0 0" xyz="-0.1 0.15 0"/>
</joint>

 <joint name="base_to_wheel3" type="continuous">
   <parent link="base_link"/>
   <axis xyz="0 0 1" />
   <child link="wheel_3"/>
   <origin rpy="1.5707 0 0" xyz="0.1 -0.15 0"/>
 </joint>

 <joint name="base_to_wheel4" type="continuous">
   <parent link="base_link"/>
   <axis xyz="0 0 1" />
   <child link="wheel_4"/>
   <origin rpy="1.5707 0 0" xyz="-0.1 -0.15 0"/>
 </joint>
</robot>

新建.world文件并编辑内容

• 新建文件夹worlds

mkdir -p gazebo_test/worlds

• worlds 文件夹下新建并编辑robot.world文件

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.4">
  <!-- We use a custom world for the rrbot so that the camera angle is launched correctly -->

  <world name="default">
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>

    <!-- Global light source -->
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>

    <!-- Focus camera on tall pendulum -->
    <gui fullscreen=‘0‘>
      <camera name=‘user_camera‘>
        <pose>4.927360 -4.376610 3.740080 0.000000 0.275643 2.356190</pose>
        <view_controller>orbit</view_controller>
      </camera>
    </gui>

  </world>
</sdf>

world文件的参数就是配置些灯光视角参数

新建.launch文件并编辑内容

• 新建lauch文件夹并新建gazebo.lauch如下

<?xml version="1.0"?>
<launch>

  <!-- these are the arguments you can pass this launch file, for example paused:=true -->
  <arg name="paused" default="true"/>
  <arg name="use_sim_time" default="false"/>
  <arg name="gui" default="true"/>
  <arg name="headless" default="false"/>
  <arg name="debug" default="true"/>

  <!-- We resume the logic in empty_world.launch, changing only the name of the world to be launched -->
   <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"> 
     <arg name="world_name" value="$(find gazebo_test)/worlds/robot.world"/>
    <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>

  <!-- Load the URDF into the ROS Parameter Server -->
  <arg name="model" />
  <param name="robot_description" 
     command="$(find xacro)/xacro.py $(arg model)" />

  <!-- Run a python script to the send a service call to gazebo_ros to spawn a URDF robot -->
   <node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
    args="-urdf -model robot1 -param robot_description -z 0.05"/> 

</launch>

注意着行代表表示加载的.world文件位置，(find gazebo_test)返回的是包的绝对路径。

<arg name="world_name" value="$(find gazebo_test)/worlds/robot.world"/>

显示效果

roslaunch gazebo_test gazebo.launch model:="$(rospack find gazebo_test)/urdf/robot1.xacro"
//或者使用绝对路径命令
roslaunch gazebo_test gazebo.launch model:="your_workspace/gazebo_test/urdf/robot1.xacro"