授課老師：連國云項(xiàng)目10：智能機(jī)器人的化實(shí)為虛《智能機(jī)器人技術(shù)》課程任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)使用URDF創(chuàng)建智能機(jī)器人模型，并在RVIZ中顯示。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的基本組成機(jī)器人系統(tǒng)中存在大量數(shù)據(jù)，比如圖像數(shù)據(jù)中0~255的RGB值。但是這種數(shù)據(jù)形態(tài)的值往往不利于開發(fā)者感受數(shù)據(jù)所描述的內(nèi)容，所以常常需要將數(shù)據(jù)可視化顯示，例如機(jī)器人模型的可視化、圖像數(shù)據(jù)的可視化、地圖數(shù)據(jù)的可視化等。ROS針對機(jī)器人系統(tǒng)的可視化需求，為用戶提供了一款顯示多種數(shù)據(jù)的三維可視化平臺--RVIZ。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的基本組成RVIZ是一款三維可視化工具，很好地兼容了各種基于ROS軟件框架的機(jī)器人平臺。在RVIZ中，可以使用XML對機(jī)器人、周圍物體等任何實(shí)物進(jìn)行尺寸、質(zhì)量、位置、材質(zhì)、關(guān)節(jié)等屬性的描述，并且在界面中呈現(xiàn)出來。同時(shí)，RVIZ可以通過圖形化方式，實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人傳感器的信息、機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)、周圍環(huán)境的變化等。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的基本組成總而言之，RVIZ可以幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)所有可監(jiān)測信息的圖形化顯示，開發(fā)者也可以在RVIZ的控制界面下，通過按鈕、滑動條、數(shù)值等方式控制機(jī)器人的行為。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的基本組成RVIZ已經(jīng)集成在桌面完整版的ROS中，如果已經(jīng)成功安裝桌面完整版的ROS，可以直接跳過這一步驟，否則，請使用如下命令進(jìn)行安裝：$sudoapt-getinstallros-kinetic-rviz安裝完成后，在終端中分別運(yùn)行如下命令即可啟動ROS和rviz平臺：$roscore$rosrunrvizrviz任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)工具欄顯示項(xiàng)列表3D視圖區(qū)視角設(shè)置區(qū)時(shí)間顯示區(qū)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的基本組成RVIZ主界面主要包括以下幾個(gè)部分：I：工具欄，用于提供視角控制、目標(biāo)設(shè)置、發(fā)布地點(diǎn)等工具II：顯示項(xiàng)列表，用于顯示當(dāng)前選擇的顯示插件，可以配置每個(gè)插件的屬性III：3D視圖區(qū)，用于可視化顯示數(shù)據(jù)，目前沒有任何數(shù)據(jù)，所以顯示黑色I(xiàn)V：視角設(shè)置區(qū)，用于選擇多種觀測視角V：時(shí)間顯示區(qū)，用于顯示當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間和ROS時(shí)間任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作在使用RVIZ實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化的步驟主要有以下幾個(gè)步驟：(1)設(shè)定相應(yīng)的坐標(biāo)系(2)指定需要顯示的數(shù)據(jù)源，并完成相應(yīng)的顯示屬性和狀態(tài)的設(shè)置，選定相應(yīng)的顯示類型(3)配置相關(guān)選項(xiàng)，主要包括“Display”和相關(guān)屬性、“Tool”中的相關(guān)屬性和“Camera”類型以及視角任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作在3D視圖區(qū)中主要涉及2個(gè)坐標(biāo)系：TheFixedFrame(固定坐標(biāo)系)：該坐標(biāo)系相當(dāng)于絕對坐標(biāo)系，必須取相對世界坐標(biāo)系靜止的物體作為原點(diǎn)建立坐標(biāo)TheTargetFrame(目標(biāo)坐標(biāo)系)：用來提供基于觀察者視角下的坐標(biāo)系，如果取map作為TargetFrame，可以看到機(jī)器人在map中運(yùn)動，如果取機(jī)器人作為TargetFrame，這時(shí)看到的畫面將以機(jī)器人作為第一視角，呈現(xiàn)周圍環(huán)境相對于機(jī)器人的運(yùn)動任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作啟動rviz界面后，首先要對GlobalOptions進(jìn)行設(shè)置，GlobalOptions里面的參數(shù)是一些全局顯示相關(guān)的參數(shù)。其中的FixedFrame參數(shù)是全局顯示區(qū)域依托的坐標(biāo)系。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的前提當(dāng)然是要有數(shù)據(jù)。假設(shè)需要可視化的數(shù)據(jù)以對應(yīng)的消息類型發(fā)布，我們在RVIZ中使用相應(yīng)的插件訂閱該消息即可實(shí)現(xiàn)顯示。首先，需要添加顯示數(shù)據(jù)的插件。點(diǎn)擊RVIZ界面左側(cè)下方的“Add”按鈕，RVIZ會將默認(rèn)支持的所有數(shù)據(jù)類型的顯示插件羅列出來。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作在圖中列表選擇需要的數(shù)據(jù)類型插件，然后在“DisplayName”文本框中填入一個(gè)唯一的名稱，用來識別顯示的數(shù)據(jù)。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作添加完成后，rviz左側(cè)的Displays中會列出已經(jīng)添加的顯示插件；點(diǎn)擊插件列表前的加號，可以打開一個(gè)屬性列表，根據(jù)需求設(shè)置屬性。如果顯示有問題，請檢查屬性區(qū)域的“Status”狀態(tài)。Status有四種狀態(tài)：OK、Warning、Error和Disabled，如果顯示的狀態(tài)不是OK，那么請查看錯誤信息，并仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)發(fā)布是否正常。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作在RVIZ中的viewpanel中提供了Orbit、FPS(First-Person)和Top-downOrthographic(自上而下正交)、三種攝像頭顯示方式，在該panel中可以通過下拉菜單進(jìn)行選擇。任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作(1)orbit方式：軌道相機(jī)只是圍繞焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)始終注視著這一點(diǎn)。當(dāng)移動相機(jī)時(shí)，焦點(diǎn)可視化為小圓盤：鼠標(biāo)控制方式：鼠標(biāo)左鍵：單擊并拖動以圍繞焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)中鍵：單擊并拖動以移動攝像機(jī)向上和向右矢量形成的平面中的焦點(diǎn)。移動的距離取決于焦點(diǎn)-如果焦點(diǎn)上有一個(gè)物體，并且單擊其頂部，它將保持在鼠標(biāo)下方鼠標(biāo)右鍵：單擊并拖動以放大/縮小焦點(diǎn)。向上拖動放大，向下縮小滾輪：放大/縮小焦點(diǎn)任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作(2)FPS(first-person)Camera方式：FPS相機(jī)是第一人稱相機(jī)，所以它旋轉(zhuǎn)就好像操作者正在用頭看。鼠標(biāo)控制方式：鼠標(biāo)左鍵：單擊并拖動以旋轉(zhuǎn)。按住Control鍵并單擊以選擇鼠標(biāo)下的對象并直接查看它鼠標(biāo)中鍵：單擊并拖動以沿著攝像機(jī)的向上和向右矢量形成的平面移動鼠標(biāo)右鍵：單擊并拖動以沿著攝像機(jī)的前向矢量移動。向上拖動向前移動，向下移動向后移動滾輪：向前/向后移動任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)RVIZ的操作(3)Top-downOrthographic方式：自上而下的正交相機(jī)總是沿著Z軸向下看，并且是正交視圖，這意味著隨著它們越來越遠(yuǎn)，物體不會變小。鼠標(biāo)控制方式：鼠標(biāo)左鍵：單擊并拖動以圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)中鍵：單擊并拖動以沿XY平面移動相機(jī)鼠標(biāo)右鍵：單擊并拖動以縮放圖像滾輪：縮放圖像任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)根據(jù)任務(wù)要求，具體的工作任務(wù)實(shí)施步驟如下：(1)創(chuàng)建對應(yīng)的功能包。在前面的任務(wù)重已經(jīng)指定catkin_ws為工作空間，在此仍然在此工作空間中創(chuàng)建功能包$

cd~/catkin_ws/src$catkin_create_pkgurdf_demo任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(2)創(chuàng)建launch和urdf文件夾$cdurdf_demo$mkdirurdf$mkdirlaunch(3)創(chuàng)建模型文件$cdurdf$gedittransbot_base_01.urdf任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(4)創(chuàng)建帶有紋理的模型文件—transbot_base_01.urdf$

cdurdf$gedittransbot_base_02.urdf(5)在RIVZ中調(diào)用機(jī)器人模型文件由于在RVIZ中調(diào)用機(jī)器人模型文件需要對多個(gè)屬性進(jìn)行設(shè)置，因此采用launch文件實(shí)現(xiàn)模型調(diào)用$cdlaunch$gedittransbot_base_01.launch任務(wù)要求知識導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評價(jià)(6)啟動launch文件，實(shí)現(xiàn)模型調(diào)用調(diào)用transbot_base_01.urdf模型$

roslaunchurdf_demoransbot_base_01.launchmodel:=transbot_base_01調(diào)用transbot_base_02.urdf模型$roslaunchurdf_demoransbot_base_01.launchmodel:=transbot_base_02任務(wù)