4 机器人仿真

机器人URDF模型优化
ArbotiX+rviz功能仿真
Gazebo物理仿真环境搭建

机器人URDF模型优化

URDF模型的进化版本——xacro模型文件

精简模型代码

创建宏定义

文件包含

提供可编程接口

常量

变量

数字计算

条件语句

常量定义

常量定义
<xacro:property name="M_PI" value="3.14159" />
常量使用
<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />

数学计算

<origin xyz="0 ${(motor_length+wheel_length)/2} 0" rpy="0 0 0"/>
注意：所有数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度

宏定义

宏定义
<xacro:macro name="name" params="A B C">
......
</xacro:macro>
宏调用
<name A="A_value" B="B_value" C="C_value" />

文件包含

<xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot_base.xacro" />

模型显示

方法一.将xacro文件转换成URDF文件后显示
rosrun xacro xacro.py mbot.xacro > mbot.urdf
方法二.直接调用xacro文件解析器(在launch文件中进行)
<arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot.xacro'" />
<param name="robot_description" command="$(arg model)" />

ArbotiX+rviz功能仿真

ArbotiX：

一种控制电机、舵机的硬件控制板
提供了相应的ROS功能包
提供了一个差速控制器，通过接受速度控制指令，更新机器人的里程计状态。
ps.http://wiki.ros.org/arbotix

安装Arbotix功能包

git clone https://github.com/vanadiumlabs/arbotix_ros.git
catkin_make

注意：arbotix_ros中的Python文件需要添加可执行权限

添加可执行权限

配置ArbotiX控制器

第一步：创建launch文件arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

<launch>
    <arg name="model" default="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/mbot_with_camera.xacro'" />
    <arg name="gui" default="false" />

    <param name="robot_description" command="$(arg model)" />

    <!-- 设置GUI参数，显示关节控制插件 -->
    <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>

    <node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="arbotix_driver" output="screen">
        <rosparam file="$(find mbot_description)/config/fake_mbot_arbotix.yaml" command="load" />
        <param name="sim" value="true"/>
    </node>

    <!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态  -->
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />

    <!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf  -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />

    <!-- 运行rviz可视化界面 -->
    <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find mbot_description)/config/mbot_arbotix.rviz" required="true" />

</launch>

第二步：创建配置文件

controllers: {
   base_controller: {
       type: diff_controller, 
       base_frame_id: base_footprint, 
       base_width: 0.26, 
       ticks_meter: 4100, 
       Kp: 12, 
       Kd: 12, 
       Ki: 0, 
       Ko: 50, 
       accel_limit: 1.0 
    }
}

第三步：启动仿真器
roslaunch mbot_description arbotix_mbot_with_camera_xacro.launch

第四步：启动键盘控制
另外打开一个终端，输入指令

导航仿真示例

安装turtlebot包
sudo apt-get install ros-kinetic-turtlebot-*

安装ROS by example书配套的代码包rbx1
cd ~/catkin_ws/src
git clone https://github.com/pirobot/rbx1.git
cd ..
catkin_make

运行示例程序
roslaunch rbx1_bringup fake_turtlebot.launch
roslaunch rbx1_nav fake_amcl.launch map:=test_map.yaml
rosrun rviz rviz -d rospack find rbx1_nav/nav.rviz
运行结果：点击rviz画面中的2D Nav Goal 随便标记地图中的一点，小车可以根据路径规划进行导航

在三个终端中输入上述三个命令，结果如图