授課老師：連國(guó)云項(xiàng)目11：智能機(jī)器人的仿真《智能機(jī)器人技術(shù)》課程任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)使用Gazebo對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行仿真。利用單獨(dú)空白場(chǎng)景、定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景、室內(nèi)房間場(chǎng)景對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行仿真，使用RVIZ監(jiān)測(cè)仿真數(shù)據(jù)。任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo簡(jiǎn)介Gazebo是一個(gè)功能強(qiáng)大的三維物理仿真平臺(tái)，具備強(qiáng)大的物理引擎、高質(zhì)量的圖形渲染、方便的編程與圖形接口，最重要的還有其具備開源免費(fèi)的特性。雖然Gazebo中的機(jī)器人模型與RVIZ使用的模型相同，但是需要在模型中加入機(jī)器人和周圍環(huán)境的物理屬性，例如質(zhì)量、摩擦系數(shù)、彈性系數(shù)等。機(jī)器人的傳感器信息也可以通過插件的形式加入仿真環(huán)境，以可視化的方式進(jìn)行顯示任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的安裝Gazebo在Ubuntu或者其他的Linux發(fā)行版中有著優(yōu)良的工作性能，其安裝與其他ROS功能包是基本一致的，主要分為2步：(1)添加源$sudosh-c'echo"deb/gazebo/ubuntu-stable`lsb_release-cs`main">/etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list’$wget/gazebo.key-O-|sudoapt-keyadd-任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的安裝(2)安裝Gazebo功能包$sudoapt-getupdate$sudoapt-getinstallgazebo9$sudoapt-getinstalllibgazebo9-dev安裝成功之后，在終端中輸入以下命令就可以啟動(dòng)Gazebo了$roscore$rosrunGazebo_rosgazebo任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo主工具欄左側(cè)面板場(chǎng)景右側(cè)面板Gazebo底部主工具欄任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的UII：Gazebo主工具欄，它包含一些最常用的與模擬器交互的選項(xiàng)，三維實(shí)體操作按鈕，包括移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和縮放對(duì)象等按鈕；三維實(shí)體創(chuàng)建按鈕，包括立方體、球體、圓柱體等；光源模式選擇按鈕，包括日光、燈光等；幾何操作按鈕，包括對(duì)齊、捕捉、視角轉(zhuǎn)換等任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的UIII：左側(cè)面板，主要包括world、insert、layer3個(gè)選項(xiàng)卡WORLD：世界選項(xiàng)卡，顯示當(dāng)前在場(chǎng)景中的模型，并允許用戶查看和修改模型參數(shù)，還可以通過展開GUI選項(xiàng)并調(diào)整相機(jī)姿勢(shì)來更改攝像機(jī)視角INSERT：插入選項(xiàng)卡，在仿真的工程項(xiàng)目中添加新對(duì)象或模型?？梢酝ㄟ^單擊箭頭以展開文件夾就可以查看模型列表LAYER：圖層選項(xiàng)卡，在Gazebo的layer中可以包含一個(gè)或多個(gè)模型，LAYER選項(xiàng)可以用于組織和顯示模擬中可用的不同可視化組任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的UIIII：場(chǎng)景，這是GazeboUI界面的主要部分，用來顯示仿真模型及其仿真環(huán)境，可以在這操作仿真對(duì)象，使其與環(huán)境進(jìn)行交互IV：右側(cè)面板，單擊并拖動(dòng)欄可以將其打開。右側(cè)面板主要用于仿真模型的運(yùn)動(dòng)部件相關(guān)信息的交互，包括力、位置和速度三個(gè)選項(xiàng)卡。如果未在場(chǎng)景中選擇任何模型，則面板不會(huì)顯示任何信息任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的UIV：Gazebo底部主工具欄，主要提供有關(guān)于時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，仿真的執(zhí)行與暫停按鈕，模擬時(shí)間、實(shí)時(shí)時(shí)間、迭代次數(shù)等在Gazebo中，鼠標(biāo)般常用的操作方法是“shift+鼠標(biāo)左鍵”轉(zhuǎn)換視角，“鼠標(biāo)左鍵”平移視角，“滾輪”縮放大小任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的建模Gazebo中有兩種創(chuàng)建仿真環(huán)境的方法：一種是直接插值的入系統(tǒng)自帶模型，另外一種是通過BuildingEditor進(jìn)行手動(dòng)建模。任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的建模(1)直接插值的入系統(tǒng)自帶模型在Gazebo左側(cè)的模型列表中，有一個(gè)insert

選項(xiàng)羅列了所有可使用的模型。選擇需要使用的模型，放置在主顯示區(qū)中，就可以在仿真環(huán)境中添加機(jī)器人和外部物體等仿真實(shí)例。任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)Gazebo的建模(2)BuildingEditor手動(dòng)建模在Gazebo菜單欄中選擇Edit→BuildingEditor，或者通過ctrl+B

快捷鍵就可以打開BuildingEditor的界面。選擇左側(cè)的繪圖panel，然后在panel中可以選擇需要導(dǎo)入的元素，對(duì)于已經(jīng)加入的元素可以鼠標(biāo)導(dǎo)入的元素可對(duì)元素參數(shù)進(jìn)行編輯。任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)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)啟動(dòng)Gazebo智能機(jī)器人功能包默認(rèn)提供三個(gè)主要的仿真場(chǎng)景：?jiǎn)为?dú)空白場(chǎng)景、定位導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景、室內(nèi)房間場(chǎng)景，也可以仿照這三個(gè)場(chǎng)景在Gazebo上建立自己的場(chǎng)景任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(2)仿真環(huán)境加載(a)單獨(dú)空白場(chǎng)景下面先用Gazebo仿真器打開一個(gè)空白的虛擬仿真環(huán)境，這個(gè)環(huán)境下面的話只加載了一個(gè)智能機(jī)器人的本體。輸入以下命令，在Gazebo中加載智能機(jī)器人和仿真環(huán)境：$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_empty_world.launch任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(b)定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景Gazebo中定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景是由簡(jiǎn)單形狀的立體組成，主要用于SLAM和Navigation等測(cè)試。輸入以下命令，在Gazebo中加載智能機(jī)器人和定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景：$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_world.launch任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(c)室內(nèi)房間場(chǎng)景Gazebo中的室內(nèi)房間場(chǎng)景是按照一個(gè)房屋的圖紙制成的地圖。它適用于復(fù)雜的智能機(jī)器人任務(wù)的相關(guān)測(cè)試。輸入以下命令，在Gazebo中加載智能機(jī)器人和室內(nèi)房間場(chǎng)景：$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_house.launch任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(3)控制機(jī)器人移動(dòng)加載完不同場(chǎng)景的仿真環(huán)境之后，接下來的步驟就是在仿真環(huán)境下控制智能機(jī)器人的移動(dòng)加載定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景和虛擬智能機(jī)器人模型$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_world.launch為實(shí)現(xiàn)控制智能機(jī)器人的移動(dòng)，需要打開鍵盤控制節(jié)點(diǎn)$roslaunchtransbot_teleoptransbot_teleop_key.launch任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(4)Gazebo中智能機(jī)器人自主仿真移動(dòng)加載定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景和虛擬智能機(jī)器人模型。$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_world.launch加載虛擬智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器。$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_simulation.launch任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)要求知識(shí)導(dǎo)入任務(wù)實(shí)施任務(wù)評(píng)價(jià)(5)在RVIZ上檢測(cè)仿真數(shù)據(jù)加載定位與導(dǎo)航測(cè)試場(chǎng)景和虛擬智能機(jī)器人模型$exportTRANSBOT_MODEL=normal$roslaunchtransbot_gazebotransbot_world.launch打開新的終端窗口，輸入下面命令$exportTRANSBOT_MODEL=waffle$roslaunchtransbot_gazebotransbot_gazebo_rviz.launch