# 3.使用gazebo加载URDF ## 1.Gazebo-ROS2插件介绍 在第六章中小鱼曾介绍过，gazebo是独立于ROS/ROS2之外的仿真软件，我们可以独立使用Gazebo。如果我们想要通过ROS2和Gazebo进行交互，需要通过gazebo_ros插件来进行。 接下来小鱼先带你通过命令行的形式来启动gazebo-ros2插件以及使用插件提供的服务来将fishbot的urdf模型在gazebo中显示出来。 ### 1.1 安装Gazebo插件 ```shell sudo apt install ros-humble-gazebo-ros ``` ### 1.2 启动Gazebo并启动插件 安装完成后，我们就可以通过下面的命令行来启动gazebo并加载ros2插件。 ```shell gazebo --verbose -s libgazebo_ros_init.so -s libgazebo_ros_factory.so ``` 看到下面的日志和Gazebo界面代表启动成功 ``` Gazebo multi-robot simulator, version 11.9.0 Copyright (C) 2012 Open Source Robotics Foundation. Released under the Apache 2 License. http://gazebosim.org [Msg] Waiting for master. Gazebo multi-robot simulator, version 11.9.0 Copyright (C) 2012 Open Source Robotics Foundation. Released under the Apache 2 License. http://gazebosim.org [Msg] Waiting for master. [Msg] Connected to gazebo master @ http://127.0.0.1:11345 [Msg] Publicized address: 192.168.2.103 [Msg] Loading world file [/usr/share/gazebo-11/worlds/empty.world] [INFO] [1649151283.208884022] [gazebo_ros_node]: ROS was initialized without arguments. [Msg] Connected to gazebo master @ http://127.0.0.1:11345 [Msg] Publicized address: 192.168.2.103 ``` ![image-20220405224729354](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405224729354.png) ## 2.插件节点及其服务介绍 使用3.1中的指令启动Gazebo并加载gazebo_ros插件，我们使用下面的指令来看插件的节点，以及改节点为我们提供的服务有哪些？ 节点列表 ```shell ros2 node list ``` 正确返回 ``` /gazebo ``` 然后我们看看这个节点对外提供的服务有哪些？ ``` ros2 service list ``` ``` /delete_entity /get_model_list /spawn_entity /gazebo/describe_parameters /gazebo/get_parameter_types /gazebo/get_parameters /gazebo/list_parameters /gazebo/set_parameters /gazebo/set_parameters_atomically ``` 除去和参数相关的几个服务，我们可以看到另外三个特殊服务： - /spawn_entity，用于加载模型到gazebo中 - /get_model_list，用于获取模型列表 - /delete_entity，用于删除gazbeo中已经加载的模型 我们想要让gazebo显示出我们配置好的fishbot使用/spawn_entity来加载即可。 接着我们可以来请求服务来加载模型，小鱼先带你看一下服务的接口类型。 ```shell ros2 service type /spawn_entity ``` 返回 ``` gazebo_msgs/srv/SpawnEntity ``` 指令 ``` ros2 interface show gazebo_msgs/srv/SpawnEntity ``` 返回 ``` string name # Name of the entity to be spawned (optional). string xml # Entity XML description as a string, either URDF or SDF. string robot_namespace # Spawn robot and all ROS interfaces under this namespace geometry_msgs/Pose initial_pose # Initial entity pose. string reference_frame # initial_pose is defined relative to the frame of this entity. # If left empty or "world" or "map", then gazebo world frame is # used. # If non-existent entity is specified, an error is returned # and the entity is not spawned. --- bool success # Return true if spawned successfully. string status_message # Comments if available. ``` 可以看到服务的请求内容包括： - string name ，需要加载的实体的名称 (可选的)。 - string xml ，实体的XML描述字符串, URDF或者SDF。 - string robot_namespace ，产生的机器人和所有的ROS接口的命名空间，多机器人仿真的时候很有用。 - geometry_msgs/Pose initial_pose ，机器人的初始化位置 - string reference_frame ，初始姿态是相对于该实体的frame定义的。如果保持"empty"或"world"或“map”，则使用 gazebo的world作为frame。如果指定了不存在的实体，则会返回错误 ## 3.调用服务加载fishbot 看到这里你是不是迫不及待敲起来命令行来加载我们的机器人到gazebo了，别着急，小鱼再推荐一个可视化服务请求工具，其实在第六章中小鱼介绍过，在rqt工具集里有一个叫服务请求工具。 命令行输入rqt，在插件选项中选择Services->Service Caller,然后再下拉框选择/spawn_entity服务，即可看到下面的界面。 ![image-20220405233406029](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405233406029.png) 接着我们把我们的FishBot的URDF模型复制粘贴，放到xml中（注意要把原来的''删掉哦！），然后拿起我们的小电话，和小鱼一起Call。 ![image-20220405233825788](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405233825788.png) 接着就可以看到工厂返回说成功把机器人制作出来送入gazebo了。 此时再看我们的Gazebo,一个小小的，白白的机器人出现了。 ![image-20220405233947338](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405233947338.png) 按住Shift加鼠标左键，拖动一下，来好好的欣赏欣赏我们的机器人。 ![image-20220405234118003](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405234118003.png) ### 3.4 在不同位置加载多个机器人 欣赏完毕后，小鱼再带你生产一个fishbot（为了后面需要多机器人仿真的小伙伴）。 修改rqt中的参数，增加一个命名空间，然后修改一个位置，让第二个机器人和第一个相距1m的地方生产，然后点击Call。 ![image-20220405234507958](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405234507958.png) 返回成功，此时拖送Gazebo观察一下，发现多出了一个机器人，距离刚好是在X轴（红色）1米（一个小格子一米）处。 ![image-20220405234644118](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405234644118.png) ### 3.5 查询和删除机器人 利用rqt工具，我们再对另外两个服务接口进行请求。 ![image-20220405234948237](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405234948237.png) 查到了三个模型，一个大地，一个fishbot，一个fishbot_0。 我们接着尝试把fishbot_0删掉，选择删除实体，输入fishbot_0的名字，拿起小电话通知工厂回收我们的0号fishbot。 ![image-20220405235058954](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405235058954.png) 调用成功，观察gazebo发现机器人没了 ![image-20220405235212262](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220405235212262.png) ## 4. 将启动gazebo和生产fishbot写成launch文件 打开fishbot工作空间，在`src/fishbot_description/launch`中添加一个`gazebo.launch.py`文件，我们开始编写launch文件来在gazebo中加载机器人模型。 启动gazebo，我们可以将命令行写成一个launch节点 ``` ExecuteProcess( cmd=['gazebo', '--verbose','-s', 'libgazebo_ros_init.so', '-s', 'libgazebo_ros_factory.so', gazebo_world_path], output='screen') ``` 上面我们加载机器人是直接将XML格式的URDF复制过去进行加载的，这样很不方便，我们可以使用gazebo_ros为我们提供好的一个叫做`spawn_entity.py`节点，该节点支持从文件地址直接生产机器人到Gazebo。 > 其实该节点的原理也很简单，从URDF中读取机器人模型，然后再调用服务，和我们手动操作一个样子，小鱼只道没差别。 该节点需要两个参数，一个机器人的模型名字和urdf的文件地址，这个简单，前面我们曾经使用package_share来拼接过urdf路径。 ```python spawn_entity_cmd = Node( package='gazebo_ros', executable='spawn_entity.py', arguments=['-entity', robot_name_in_model, '-file', urdf_model_path ], output='screen') ``` 最终写好的launch文件如下： ```python import os from launch import LaunchDescription from launch.actions import ExecuteProcess from launch_ros.actions import Node from launch_ros.substitutions import FindPackageShare def generate_launch_description(): robot_name_in_model = 'fishbot' package_name = 'fishbot_description' urdf_name = "fishbot_gazebo.urdf" ld = LaunchDescription() pkg_share = FindPackageShare(package=package_name).find(package_name) urdf_model_path = os.path.join(pkg_share, f'urdf/{urdf_name}') # Start Gazebo server start_gazebo_cmd = ExecuteProcess( cmd=['gazebo', '--verbose','-s', 'libgazebo_ros_init.so', '-s', 'libgazebo_ros_factory.so'], output='screen') # Launch the robot spawn_entity_cmd = Node( package='gazebo_ros', executable='spawn_entity.py', arguments=['-entity', robot_name_in_model, '-file', urdf_model_path ], output='screen') ld.add_action(start_gazebo_cmd) ld.add_action(spawn_entity_cmd) return ld ``` 编译运行 ``` colcon build --packages-select fishbot_description source install/setup.bash ros2 launch fishbot_description gazebo.launch.py ``` 完美显示 ![image-20220406000341792](3.在Gazebo加载机器人模型/imgs/image-20220406000341792.png) ## 5.总结 这节课我们为Fishbot注入了仿真必须的物理属性，但是机器人还是不会动，下一节课我们就利用Gazebo的其他插件，让我们的机器人动起来。 最后再留一个课后作业： 1. 尝试将fishbot的物理属性去掉，再加载机器人看看会发生什么？ 2. 尝试将fishbot的碰撞改成很小，再看看会发生什么？ 3. gazebo还支持link的材料修改，在URDF中添加下面的代码，给支撑轮一个不一样的材质吧，你也可以将reference改成其他link，装点一下你的机器人。 ```xml Gazebo/Black ``` 欢迎将你的实验结果在我们的[fishros社区分享](https://fishros.org.cn/forum/)~ -------------- 技术交流&&问题求助： - 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