技术分享 | ROS与Gazebo的通信机制

Posted 2021-11-07 阿木实验室

做机器人算法的相信大家对ROS和Gazebo都不陌生，可以说是我们的两大利器，ROS全称机器人操作系统，它为我们提供了软件操作平台，我们可以方便的在ROS的软件框架下编写我们自己的机器人算法。gazebo是一款功能强大的三维物理仿真平台，具备强大的物理引擎、高质量的图形渲染、方便的编程与图形接口，最重要的是其开源免费的特性。

那么下面我们一起来认识一下gazebo和ros到底是怎么搭配一起工作的？Gazebo和ros他们的功能完全不一样，内部的消息机制以及驱动也相去甚远，那么它们之间是怎么通信的呢？

这是官方给出的框架图 从图上我们可以看到，当ros的消息传递过来的时候，它并没有给gazebo，而是给了Controller Manager中的一个controller，经过controller中的控制器计算出来相应的值之后，数据流入了JointCommand接口中，然后由这个接口转交给gazebo模块；当gazebo计算数据完成之后，数据也是先流入一个叫做JointState的接口中，随后又流入了一个controller中，这个controller再将消息发布出去。

这个模块就是我们今天要介绍的主角ros_control功能包，它重写ros原有的pr2_mechanism包，使得它能够控制所有机器人，而并不仅止于PR2。下图是ros_control的工作流程，可以看到它将机器人执行器关节状态数据和期望状态作为输入。它使用一般的控制回路反馈机制（通常是PID控制器），来控制输出（通常为力矩）。

ros_control的架构

• Controller 控制器：读取硬件资源接口中的状态，发布控制指令。不直接接触硬件，从硬件抽象层请求资源；
• Controller Manager 控制器管理器：管理不同控制器的通用接口；
• RobotHW 机器人硬件抽象：直接和硬件资源交互，通过 write 和 read 方法完成硬件操作。管理硬件资源，处理硬件冲突；
• RobotHW 机器人硬件抽象：直接和硬件资源交互，通过 write 和 read 方法完成硬件操作。管理硬件资源，处理硬件冲突；

下面我们主要了解一下Controller 控制器和Controller Manager 控制器管理器。

控制器 Controller ros_control提供的controller的种类如下： 控制器管理器 Controller Manager 用于管理多个控制器，实现控制器的加载、运行、停止等操作。

1、命令行操作

• rosrun controller_manager controller_manager 包括：

load unload start stop spawn: load & start kill: stop & unload

• 查看某个控制器状态 rosrun controller_manager controller_manager 包括： list list-types reload-libraries reload-libraries –restore

2、launch

3、可视化工具 rosrun rqt_controller_manager rqt_controller_manager

以上就是gazebo和ros的通讯机制，希望小编有帮助到您更清晰的了解gazebo和ros。如果想深入了解某个部分可以查看 ros官网：http://wiki.ros.org/ros_control

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