【ROS】机器人系统仿真-URDF集成Rviz基本流程

机器人系统仿真**：**是通过计算机对实体机器人系统进行模拟的技术，在 ROS 中，仿真实现涉及的内容主要有三: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。

1.URDF

URDF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.Gazebo

Gazebo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，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。

运行命令 $gazebo

问题1：[Err] [REST.cc:205] Error in REST request

解决：$sudo gedit ~/.ignition/fuel/config.yaml

然后将url : https://api.ignitionfuel.org注释，添加url: https://api.ignitionrobotics.org

3.rviz

rviz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。

运行命令 $rviz

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下载素材

$ git clone https://github.com/zx595306686/sim_demo.git

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URDF集成Rviz基本流程

URDF 不能单独使用，需要结合 Rviz 或 Gazebo，URDF 只是一个文件，需要在 Rviz 或 Gazebo 中渲染成图形化的机器人模型。

需求描述：在Rviz中显示一个盒装机器人

实现流程：

1.准备：新建功能包，导入依赖

2.核心：编写 urdf 文件

3.核心：在 launch 文件集成 URDF 与 Rviz

4.在 Rviz 中显示机器人模型

1.创建功能包，导入依赖

创建一个新的功能包，名称自定义，导入依赖包：urdf、xacro

在当前功能包下，新建几个目录：

urdf：存储 urdf 文件的目录

meshes：机器人模型渲染文件(暂不使用)

config：配置文件

launch：存储 launch 启动文件

2.编写URDF文件

在urdf目录中新建一个urdf文件夹，文件夹中添加一个.urdf文件

<robot name="mycar">
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1" />
            </geometry>
        </visual>
    </link>
</robot>

3.在launch文件中集成URDF与Rviz

在launch目录下，新建一个 launch 文件，该 launch 文件需要启动 Rviz，并导入 urdf 文件，Rviz 启动后可以自动载入解析urdf文件，并显示机器人模型，核心问题:如何导入 urdf 文件? 在 ROS 中，可以将 urdf 文件的路径设置到参数服务器，使用的参数名是robot_description，示例代码如下

<launch>
    <!--1.在参数服务器载入urdf文件-->
    <param name="robot_description" textfile="$(find 功能包名)/urdf/urdf/demo01_helloworld.urdf" />
    <!--2.启动rviz-->
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" />
</launch>

运行launch文件 $roslaunch 功能包名 launch文件名

4.在Rviz中显示机器人模型

rviz 启动后，会发现并没有盒装的机器人模型，这是因为默认情况下没有添加机器人显示组件，需要手动添加，添加方式如下:

方框4：默认是map，将此处修改为urdf文件中机器人地盘名称即可正常显示。

5.优化rviz启动

重复启动launch文件时，Rviz 之前的组件配置信息不会自动保存，需要重复执行步骤4的操作，为了方便使用，可以使用如下方式优化:

将当前配置保存进config目录

方框3：保存在当前工作空间下的（步骤1新建的config文件夹）。

修改launch文件中rviz的配置

<launch>
    <!--1.在参数服务器载入urdf文件-->
    <param name="robot_description" textfile="$(find urdf01_rviz)/urdf/urdf/demo01_helloworld.urdf" />
    <!--2.启动rviz-->
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf01_rviz)/config/show_mycar.rviz" />
</launch>