一、ROS自带的IMU插件

ROS自带的IMU插件有2个，分别是：libgazebo_ros_imu_sensor.so 和 libgazebo_ros_imu.so。

libgazebo_ros_imu_sensor.so 和 libgazebo_ros_imu.so 是两个不同的插件文件，用于 Gazebo 中的 IMU（惯性测量单元）传感器的 ROS 集成。

1. libgazebo_ros_imu_sensor.so:

   • 这个插件是Sensor类型的插件。
   • 考虑了重力加速度，可通过参数配置开启与关闭
   • 该插件负责在 Gazebo 中模拟 IMU 传感器，并与 ROS 进行集成。
   • 通常，这个插件提供了更多的传感器参数和功能，以更精细地控制模拟的 IMU 传感器。

2. libgazebo_ros_imu.so:
   • 这个插件是Model类型的插件。
   • 未考虑重力加速度，默认z加速度为0
   • 这是一个较早的 Gazebo 插件，用于将 IMU 数据发送到 ROS。
   • 在较新版本的 Gazebo 和 ROS 中，推荐使用 libgazebo_ros_imu_sensor.so，因为它提供了更多的功能和更好的集成。

通常情况下，应该使用 libgazebo_ros_imu_sensor.so 插件，因为它提供了更先进和完善的模拟功能，并且与 ROS 的传感器通信更为紧密。

二、IMU的URDF文件

由于IMU模型比较简单，这里创建IMU的URDF而不是SDF文件，是考虑了后续该URDF模型可以被rviz加载显示，SDF模型无法被rviz加载显示。

创建工作空间
mkdir -p imu_ws/src

创建IMU的包
catkin_create_pkg my_robot_description

1. 创建 ROS 包：

mkdir -p ~/imu_ws/src
cd ~/imu_ws/src
catkin_create_pkg my_robot_description

2. 添加 URDF 文件：

新建 urdf 目录，并将下面提供的 URDF 文件保存该目录下

touch my_robot_description/urdf/imu_robot.urdf

imu_robot.urdf文件如下：

<?xml version="1.0"?>
<robot name="imu_robot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

  <!-- Define the IMU sensor -->
  <link name="imu_link">
    <visual>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.05 0.05 0.05"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <geometry>
        <box size="0.05 0.05 0.05"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.001"/>
      <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
      <inertia ixx="1e-06" ixy="0" ixz="0" iyy="1e-06" iyz="0" izz="1e-06"/>
    </inertial>
  </link>

  <gazebo reference="imu_link">
    <gravity>true</gravity>
    <sensor name="imu_sensor" type="imu">
      <always_on>true</always_on>
      <visualize>true</visualize>
      <plugin filename="libgazebo_ros_imu_sensor.so" name="imu_plugin">
        <initialOrientationAsReference>false</initialOrientationAsReference>
        <robotNamespace>/myrobot</robotNamespace>
        <topicName>imu</topicName>
        <frameName>imu_link</frameName>
        <updateRateHZ>100.0</updateRateHZ>
        <gaussianNoise>0.01</gaussianNoise>
        <xyzOffset>0 0 0</xyzOffset>
        <rpyOffset>0 0 0</rpyOffset>
      </plugin>
      <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
    </sensor>
  </gazebo>

</robot>

在这段XML代码中，<link name="imu_link">，<gazebo reference="imu_link">，以及<frameName>imu_link</frameName>之间的关联是：

• <link name="imu_link">定义了一个名为“imu_link”的链接（或者说是机器人的一个部件），这是URDF模型中的一个元素，它定义了机器人的物理形状、尺寸和惯性属性。

• <gazebo reference="imu_link">是Gazebo仿真特有的标签，它告诉Gazebo应用接下来的设置到URDF中名为“imu_link”的那个链接上。这个设置可以包含物理属性，如摩擦、弹性、以及附加的传感器和插件信息。这里，它用来设置IMU传感器的特定属性和行为。

• <frameName>imu_link</frameName>是在Gazebo插件配置内部的一个标签，它告诉插件应该将其输出或行为与URDF模型中的哪个链接关联。这确保了插件生成的数据（例如IMU传感器数据）与正确的机器人部件相关联。这确保了Gazebo插件知道IMU数据应该与“imu_link”链接的运动相关联。

<gazebo reference="...">用于为模型的某部分设置Gazebo特定的参数，而<frameName>...<frameName>用于告诉插件它应该与模型的哪部分交互。

简而言之，这些元素都是连接同一个仿真模型中的“imu_link”链接的方式，确保了在不同上下文中（物理属性、仿真设置、插件配置）都是指同一个实体。这确保了插件生成的数据（例如IMU传感器数据）与正确的机器人部件相关联。

根据libgazebo_ros_imu_sensor.so源码可知，该插件仅有下列子标签参数可以修改：

• initialOrientationAsReference
• robotNamespace
• topicName
• frameName
• updateRateHZ
• gaussianNoise
• xyzOffset
• rpyOffset

3. 修改 launch 文件：

新建luanch文件夹，并创建launch文件来加载 Gazebo。

touch my_robot_description/launch/gazebo.launch

gazebo.launch文件如下：

<launch>
  <!-- Launch Gazebo with the world and spawn the robot -->
  <arg name="world_file" default="$(find my_robot_description)/worlds/empty.world"/>
  <arg name="urdf_file" default="$(find my_robot_description)/urdf/imu_robot.urdf"/>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(arg world_file)"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
  </include>

  <!-- Spawn robot -->
  <node name="spawn_robot" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen" args="-file $(find my_robot_description)/urdf/imu_robot.urdf -urdf -model imu_robot"/>
</launch>

这个启动文件首先启动了 Gazebo（使用 empty_world.launch），然后通过 spawn_model 节点将机器人加载到 Gazebo 中。确保调整 <arg> 标签中的文件路径，以适应的文件结构。

使用rosrun命令来启动一个节点，该节点可以加载URDF模型到Gazebo仿真中。这通常是通过gazebo_ros包提供的spawn_model节点来完成的。以下是使用这个节点的一个基本命令示例：

rosrun gazebo_ros spawn_model -file /path/to/your/model.urdf -urdf -x 0 -y 0 -z 1 -model my_robot

在这个命令中：

• -file 参数后跟URDF文件的路径。
• -urdf 表明加载的文件格式为URDF。
• -x, -y, -z 指定模型在Gazebo世界中的位置。
• -model 后面跟的是你希望在Gazebo中为模型指定的名称。

4. 启动 Gazebo：

在终端中运行以下命令来启动 Gazebo。

cd ~/imu_ws
source devel/setup.bash
roslaunch my_robot_description gazebo.launch

这将启动 Gazebo，并加载包含 IMU 插件的机器人模型。可以在 Gazebo 中看到机器人，并可以通过 ROS 主题 imu 访问 IMU 数据。

5. 注意事项：

• Gazebo无法通过insert加载URDF和Xacro模型，必须通过ROS的gazebo_ros包的spawn_model节点来加载URDF和Xacro模型。

• IMU的发布频率存在上限，与Gazebo仿真事件触发频率有关，也与CPU性能有关，当场景复杂时，IMU的频率就会下降。