本文使用 Zhihu On VSCode 创作并发布日志中所涉及工程的github仓库：第六章 机器人仿真本章节涉及内容主要有：对机器人建模(URDF)、创建仿真环境(Gazebo)以及感知环境(Rviz)等系统性实现概念性的介绍：（复制自赵老师的讲义）URDFURDF是 Unified Robot Description Format 的首字母缩写，直译为统一(标准化)机器人描述格式，可以以一种 XML 的方式描述机器人的部分结构，比如底盘、摄像头、激光雷达、机械臂以及不同关节的自由度.....,该文件可以被 C++ 内置的解释器转换成可视化的机器人模型，是 ROS 中实现机器人仿真的重要组件。2. rvizRViz 是 ROS Visualization Tool 的首字母缩写，直译为ROS的三维可视化工具。它的主要目的是以三维方式显示ROS消息，可以将 数据进行可视化表达。例如:可以显示机器人模型，可以无需编程就能表达激光测距仪（LRF）传感器中的传感 器到障碍物的距离，RealSense、Kinect或Xtion等三维距离传感器的点云数据（PCD， Point Cloud Data），从相机获取的图像值等。以ros- [ROS_DISTRO] -desktop-full命令安装ROS时，RViz会默认被安装。运行使用命令rviz或rosrun rviz rviz。3. gazeboGazebo是一款3D动态模拟器，用于显示机器人模型并创建仿真环境,能够在复杂的室内和室外环境中准确有效地模拟机器人。与游戏引擎提供高保真度的视觉模拟类似，Gazebo提供高保真度的物理模拟真钱棋牌游戏，其提供一整套传感器模型，以及对用户和程序非常友好的交互方式。以ros- [ROS_DISTRO] -desktop-full命令安装ROS时，gzebo会默认被安装。运行使用命令gazebo或rosrun gazebo_ros gazebo在 Ubuntu20.04 与 ROS Noetic 环境下，gazebo 启动异常以及解决:问题1:VMware: vmw_ioctl_command error Invalid argument(无效的参数)解决:echo "export SVGA_VGPU10=0" >> ~/.bashrc source .bashrc 问题2:[Err] [http://REST.cc:205] Error in REST request解决:sudo gedit ~/.ignition/fuel/config.yaml 然后将url : https://api.ignitionfuel.org使用 # 注释再添加url: https://api.ignitionrobotics.org问题3:启动时抛出异常:[gazebo-2] process has died [pid xxx, exit code 255, cmd.....解决:killall gzserver 和killall gzclient 6.1 URDF 集成 Rviz6.1.1 准备工作首先创建功能包。单单对于机器人模型而言，所需要的依赖只有urdf，在urdf之上，ros创建了更为简单的功能包依赖xacro。所以本次功能包依赖只需添加两个urdf和xacro。然后，在新建功能包下创建以下文件夹：launch (用于存放 launch 文件)urdf (用于存储机器人模型)meshes (用于给机器人贴皮肤)config (存储配置文件)6.1.2 URDF 语法URDF 文件是一个标准的 XML 文件，在 ROS 中预定义了一系列的标签用于描述机器人模型，机器人模型可能较为复杂，但是 ROS 的 URDF 中机器人的组成却是较为简单，可以主要简化为两部分:连杆(link标签) 与 关节(joint标签)，接下来我们就通过案例了解一下 URDF 中的不同标签：robot 根标签，类似于launch文件中的launch标签link 连杆标签joint 关节标签gazebo 集成 gazebo 需要使用的标签关于标签的详解可以参考：赵老师的讲义官方文档这里我就不详细介绍了，因为用标签文件写模型真的极为难受。建议使用solidworkds2urdf的 solidworkds 插件。6.1.3 solidworkds 转 URDF下载 ROS 提供的 sw_urdf_exporter 插件。我下载的是 solidworkstourdf.exe，打开后会自动设置安装路径，点击下一步。 打开 solidworks 的一个空白页面 > 齿轮 > 插件在其他插件中， 在 SW2URDF 前面已经打勾。然后确定 打开一个机器人的模型我这里打开的是一个机械臂的模型。点击工具（没有工具的点左上角的 Solidworkds 图标） > Tools > Export as URDF 然后一路确认。之后会出现URDF Exportor 的属性界面： 这时我们就需要一些 URDF 的基础知识了，为机器人模型设置 link 和 joint。一开始我们要设置一个 base_link，这里我选择的是机器人的底座，然后它只有一个子集（其上电机）。设置都用默认的就可以了。 设置完第一个链接后点击下一个链接。在第二个链接的设置时，出现了一些其他的选项。有关名字的我们自己取就可以了。比较重要的是 Joint Type，这里我选择的是 revolute（如果不确定这个属性，选择自动检测也可以），然后子集也是只有一个。其他的设置都用默认的就可以了。 设置完成后再次点击下一个链接，直到最后一个链接。然后电机 preview and export 会出现一个窗口 叫做 Configure Joint Properties，在这里可以对于之前的配置做进一步的修正，比如添加关节的限制（弧度制），矫正，运动属性，安全性设置。 这里我发现我的 Joint Type 设置被修改成了 continuous，然后我手动改回来了，其他地方没有做改动，直接下一步。 这里我们可以添加机器人每一个 link 的物理属性，这里我依然选择默认值（因为我也不会修改）然后，点击 Export URDF and Meshes，修改一下文件夹的名字（主要目的是去掉自动命名的后缀，比如.SLDASM）然后选择一个路径就可以了。进入文件夹，就可以看到下面的东西。 然后我们将这个文件夹复制到我们 Linux 电脑的一个 ROS 工作空间的src目录下。 此时，我们复制过来的文件已经是一个功能包了，在此窗口右击在此处打开一个终端，输入下列指令：cd .. catkin_make 6.1.4 URDF工具再使用这个功能包之前，首先下载一个 urdf 的工具，来检查一下我们创建的urdf文件是否有问题。sudo apt install liburdfdom-tools 然后在 URDF 文件夹内使用命令：urdf_to_graphiz urdf文件 然后就会在当前目录下生成一个 pdf 文件，用于展示机器人模型的 link 与 joint 关系。 图片较长，我只截取其中一部分。这里的方块是机器人的link，椭圆是机器人joint，目前看来机器人的urdf似乎没有什么问题。6.2 在 rviz 中查看机器人基于上面的操作，在 ROS 的工作空间下使用下面的指令：source ./devel/setup.bash roslaunch [包名] display.launch 然后就能将urdf文件在rviz中打开。刚刚打开的rviz只有一个空白的界面，这是正常的，我们需要做一些设置： 将左边 fixed frame修改成base_link点击add，添加一个机器人模型RobotModel file > save configure as找到当前功能包所在的目录，在config文件夹中保存这个配置文件。其名称为自己命名.rivz src="/uploads/allimg/220409/00091LO5-15.jpg"> 6.2.1 机器人运动测试（留坑）细心的同学可能会发现，我们在打开机器人rviz窗口的时候，同时还打开了一个窗口 -- Joint_state_publisher gui。> > /> </inertial> 6.3.2 基于 solidworks 的 urdf对于使用了 solidworks 导出 urdf 的同学不用担心这个情况，文件都没问题。只需要使用launch文件就可以进入gazebo查看机器人了。使用指令：roslaunch [包名] gazebo.launch 这里我的机器人倒了，原因是地盘并没有固定在地面上，受到重力影响。并无大碍。这里补充一个小 tips：一般情况下，我们看到的3D模型的坐标系是由 3 种颜色组成的，其 xyz 的对应关系分别是 rgb（红绿蓝）工程文件：链接：https://pan.baidu.com/s/1edPcM_3t4ji2K04IyCoZSw 提取码：pp5w