gz中生成模型

DW_DROME2024-12-15 0:07

生成模型

通过服务调用生成

还记得parameter_bridge 吗？

我们在生成桥接的时候调用了这个cpp文件。

  • 一个 parameter_bridge 实例用于消息传递（传感器数据）。之前的例子

  • 另一个 parameter_bridge 实例用于服务桥接（动态生成模型）。现在的例子

实现多开的方法

1. 启动消息桥接

用第一个 parameter_bridge 实例桥接消息话题，例如传递传感器数据：

bash 复制代码 
ros2 run ros_gz_bridge parameter_bridge /scan@sensor_msgs/msg/LaserScan@gz.msgs.LaserScan
  • 功能：桥接 Gazebo 和 ROS 2 的激光雷达数据。
2. 启动服务桥接

启动第二个 parameter_bridge 实例，用于桥接服务，例如生成模型：

bash 复制代码 
ros2 run ros_gz_bridge parameter_bridge /world/empty/create@ros_gz_interfaces/srv/SpawnEntity
  • 功能：桥接 Gazebo 和 ROS 2 的服务，允许通过 ROS 2 服务生成模型。
3. 发送请求生成模型

在服务桥接启动后，使用以下命令发送生成模型的请求：

bash 复制代码 
ros2 service call /world/empty/create ros_gz_interfaces/srv/SpawnEntity \
  "{name: 'my_robot', sdf: '<完整的SDF内容>', pose: {position: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0}, orientation: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0, w: 1.0}}}"

总结两种调用的区别

功能 话题桥接 服务桥接
调用命令 /scan@sensor_msgs/msg/LaserScan@gz.msgs.LaserScan /world/empty/create@ros_gz_interfaces/srv/SpawnEntity
桥接对象 ROS 2 和 Gazebo 的话题 ROS 2 和 Gazebo 的服务
桥接方向 支持单向或双向（GZ_TO_ROS、ROS_TO_GZ 或 BIDIRECTIONAL） 服务请求从 ROS 2 转发到 Gazebo，返回响应
使用场景 数据流桥接，如传感器数据 动作桥接，如动态生成模型

同时运行的效果

  • 两个 parameter_bridge 实例可以独立运行，并不会互相干扰。
  • 一个处理话题消息，另一个处理服务请求。

parameter_bridge 中服务桥接的实现

在这个调用服务的过程中，我十分好奇，到底是哪一个地方起了作用。

关键实现代码

  1. 解析服务参数：

    cpp 复制代码 
    if (config.ros_type_name.find("/srv/") != std::string::npos) {
   std::string gz_req_type_name;
   std::string gz_rep_type_name;
   if (config.direction == BridgeDirection::ROS_TO_GZ ||
       config.direction == BridgeDirection::GZ_TO_ROS) {
     usage();
     return -1;
   }
   if (config.direction == BridgeDirection::BIDIRECTIONAL) {
     delimPos = arg.find(delim);
     if (delimPos == std::string::npos || delimPos == 0) {
       usage();
       return -1;
     }
     gz_req_type_name = arg.substr(0, delimPos);
     arg.erase(0, delimPos + delim.size());
     gz_rep_type_name = std::move(arg);
   }
   try {
     bridge_node->add_service_bridge(
       config.ros_type_name,
       gz_req_type_name,
       gz_rep_type_name,
       config.ros_topic_name);
   } catch (std::runtime_error & e) {
     std::cerr << e.what() << std::endl;
   }
   continue;
}
    • 解析传入参数，判断是否为服务桥接（ros_type_name 包含 /srv/）。
    • 处理服务的请求类型和响应类型（gz_req_type_name 和 gz_rep_type_name）。

  2. 调用服务桥接方法：

    cpp 复制代码 
    bridge_node->add_service_bridge(
   config.ros_type_name,
   gz_req_type_name,
   gz_rep_type_name,
   config.ros_topic_name);
    • 使用 RosGzBridge::add_service_bridge 方法注册服务桥接。
    • 桥接逻辑会将 ROS 2 的服务请求转发给 Gazebo 服务，并将响应返回给 ROS 2 客户端。

  3. 服务桥接的核心逻辑：

    • Gazebo 服务通过内部的 Gazebo Transport 提供功能。
    • ROS 2 服务通过 rclcpp 提供功能。
    • 桥接会订阅 Gazebo 服务，并将其暴露为一个 ROS 2 服务。
    • 响应流向：
      1. ROS 2 客户端 -> ROS 2 服务。
      2. ROS 2 服务 -> Gazebo 服务。
      3. Gazebo 服务 -> ROS 2 服务 -> ROS 2 客户端。

通过自带包生成

在ros_gz_sim里面有一个gz_spawn_model的东西，它可以帮助我们在一个已经建成的gz中添加模型。

bash 复制代码 
ros2 launch ros_gz_sim gz_spawn_model.launch.py world:=empty file:=$(ros2 pkg prefix --share ros_gz_sim_demos)/models/vehicle/model.sdf entity_name:=my_vehicle x:=5.0 y:=5.0 z:=0.5

你可以打开这个文件，看看哪个没有默认值，没有默认值的需要你指定参数。一般是 world和file需要指定参数。

自定义配置

在功能包里面创建xml或者launch.py就行了

例如

xml 复制代码 
<launch>
  <arg name="world" default="" />
  <arg name="file" default="" />
  <arg name="model_string" default="" />
  <arg name="topic" default="" />
  <arg name="entity_name" default="" />
  <arg name="allow_renaming" default="False" />
  <arg name="x" default="" />
  <arg name="y" default="" />
  <arg name="z" default="" />
  <arg name="roll" default="" />
  <arg name="pitch" default="" />
  <arg name="yaw" default="" />
  <gz_spawn_model 
    world="$(var world)"
    file="$(var file)"
    model_string="$(var model_string)"
    topic="$(var topic)"
    entity_name="$(var entity_name)"
    allow_renaming="$(var allow_renaming)"
    x="$(var x)"
    y="$(var y)"
    z="$(var z)"
    roll="$(var roll)"
    pitch="$(var pitch)"
    yaw="$(var yaw)">
  </gz_spawn_model>
</launch>
python 复制代码 
from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration
from launch_ros.actions import Node


def generate_launch_description():
    # Declare arguments
    return LaunchDescription([
        DeclareLaunchArgument('world', default_value='', description='Name of the Gazebo world'),
        DeclareLaunchArgument('file', default_value='', description='Path to the model file'),
        DeclareLaunchArgument('model_string', default_value='', description='Model description as a string'),
        DeclareLaunchArgument('topic', default_value='', description='Gazebo topic to use'),
        DeclareLaunchArgument('entity_name', default_value='', description='Name of the entity to spawn'),
        DeclareLaunchArgument('allow_renaming', default_value='False', description='Allow renaming of the entity'),
        DeclareLaunchArgument('x', default_value='0.0', description='X position of the model'),
        DeclareLaunchArgument('y', default_value='0.0', description='Y position of the model'),
        DeclareLaunchArgument('z', default_value='0.0', description='Z position of the model'),
        DeclareLaunchArgument('roll', default_value='0.0', description='Roll rotation of the model'),
        DeclareLaunchArgument('pitch', default_value='0.0', description='Pitch rotation of the model'),
        DeclareLaunchArgument('yaw', default_value='0.0', description='Yaw rotation of the model'),

        # Gazebo spawn model node
        Node(
            package='ros_gz_sim',
            executable='gz_spawn_model',
            output='screen',
            name='spawn_model',
            parameters=[
                {'world': LaunchConfiguration('world')},
                {'file': LaunchConfiguration('file')},
                {'model_string': LaunchConfiguration('model_string')},
                {'topic': LaunchConfiguration('topic')},
                {'entity_name': LaunchConfiguration('entity_name')},
                {'allow_renaming': LaunchConfiguration('allow_renaming')},
                {'x': LaunchConfiguration('x')},
                {'y': LaunchConfiguration('y')},
                {'z': LaunchConfiguration('z')},
                {'roll': LaunchConfiguration('roll')},
                {'pitch': LaunchConfiguration('pitch')},
                {'yaw': LaunchConfiguration('yaw')}
            ]
        ),
    ])

当然我们也可以简化一些

我们调用了parameter_bridge

python 复制代码 
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration

def generate_launch_description():
    # 创建 LaunchDescription
    ld = LaunchDescription()

    # 声明参数
    ld.add_action(DeclareLaunchArgument('entity_name', default_value='my_robot', description='Name of the entity to spawn'))
    ld.add_action(DeclareLaunchArgument('file', default_value='/path/to/your/model.sdf', description='Path to the model file'))
    ld.add_action(DeclareLaunchArgument('x', default_value='0.0', description='X position of the model'))
    ld.add_action(DeclareLaunchArgument('y', default_value='0.0', description='Y position of the model'))
    ld.add_action(DeclareLaunchArgument('z', default_value='0.0', description='Z position of the model'))

    # 配置 parameter_bridge，用于桥接 Gazebo 和 ROS 服务
    parameter_bridge_cmd = Node(
        package='ros_gz_bridge',
        executable='parameter_bridge',
        arguments=['/world/empty/create@ros_gz_interfaces/srv/SpawnEntity'],
        output='screen'
    )

    # 添加到 LaunchDescription
    ld.add_action(parameter_bridge_cmd)

    return ld
XML 元素 Python 替代
<arg name="..." /> DeclareLaunchArgument
<gz_spawn_model ... /> Node，通过 parameters 字段传递参数

同时启动？

在官方教程中，我找到了这一个代码

bash 复制代码 
ros2 launch ros_gz_sim ros_gz_spawn_model.launch.py world:=empty file:=$(ros2 pkg prefix --share ros_gz_sim_demos)/models/vehicle/model.sdf entity_name:=my_vehicle x:=5.0 y:=5.0 z:=0.5 bridge_name:=ros_gz_bridge config_file:=<path_to_your_YAML_file>

他说，可以同时桥接gz-ros和生成模型

  1. 关键参数的功能
  • world:=empty
    • 指定要加载的 Gazebo 世界为 empty（空白世界）。
    • Gazebo 会在这个世界中加载模型。
  • file:=$(ros2 pkg prefix --share ros_gz_sim_demos)/models/vehicle/model.sdf
    • 指定要加载的模型文件路径。
    • 在这里，加载的是 vehicle 模型的 SDF 文件。
  • entity_name:=my_vehicle
    • 模型的名称，生成后的模型会被命名为 my_vehicle。
  • x:=5.0 y:=5.0 z:=0.5
    • 指定模型的初始位置：
      • x：模型在 Gazebo 世界中的 X 坐标。
      • y：模型在 Gazebo 世界中的 Y 坐标。
      • z：模型在 Gazebo 世界中的 Z 坐标。
  • bridge_name:=ros_gz_bridge
    • 定义桥接节点的名称为 ros_gz_bridge。
    • 这是 ros_gz_bridge 在 ROS 2 网络中的唯一标识。
  • config_file:=<path_to_your_YAML_file>
    • 指定一个 YAML 配置文件，用于定义要桥接的话题和服务。

通用的桥接 YAML 文件

以下是一个桥接 YAML 配置文件实例。

网络收集，可能会有错误。

bridge_config.yaml

yaml 复制代码 
# 桥接 Gazebo 服务到 ROS 2 服务
services:
  # 模型生成服务
  - ros_service_name: "/world/empty/create"
    gz_service_name: "/gazebo/spawn_entity"
    ros_service_type: "ros_gz_interfaces/srv/SpawnEntity"
    gz_request_type: "gz.msgs.EntityFactory"
    gz_response_type: "gz.msgs.Boolean"

  # 模型删除服务
  - ros_service_name: "/world/empty/delete"
    gz_service_name: "/gazebo/delete_entity"
    ros_service_type: "ros_gz_interfaces/srv/DeleteEntity"
    gz_request_type: "gz.msgs.Entity"
    gz_response_type: "gz.msgs.Boolean"

  # 世界控制服务
  - ros_service_name: "/world/empty/control"
    gz_service_name: "/gazebo/control_world"
    ros_service_type: "ros_gz_interfaces/srv/ControlWorld"
    gz_request_type: "gz.msgs.WorldControl"
    gz_response_type: "gz.msgs.Boolean"

# 桥接 Gazebo 和 ROS 2 的话题
topics:
  # 激光雷达数据
  - ros_topic_name: "/scan"
    gz_topic_name: "/gazebo/laser_scan"
    ros_type_name: "sensor_msgs/msg/LaserScan"
    gz_type_name: "gz.msgs.LaserScan"
    direction: BIDIRECTIONAL

  # 摄像头图像数据
  - ros_topic_name: "/camera/image"
    gz_topic_name: "/gazebo/camera/image"
    ros_type_name: "sensor_msgs/msg/Image"
    gz_type_name: "gz.msgs.Image"
    direction: GZ_TO_ROS

  # 深度图像数据
  - ros_topic_name: "/camera/depth"
    gz_topic_name: "/gazebo/camera/depth_image"
    ros_type_name: "sensor_msgs/msg/Image"
    gz_type_name: "gz.msgs.Image"
    direction: GZ_TO_ROS

  # 点云数据
  - ros_topic_name: "/points"
    gz_topic_name: "/gazebo/point_cloud"
    ros_type_name: "sensor_msgs/msg/PointCloud2"
    gz_type_name: "gz.msgs.PointCloudPacked"
    direction: GZ_TO_ROS

  # 机器人位置数据
  - ros_topic_name: "/robot_pose"
    gz_topic_name: "/gazebo/pose/info"
    ros_type_name: "geometry_msgs/msg/Pose"
    gz_type_name: "gz.msgs.Pose"
    direction: GZ_TO_ROS

  # 速度命令
  - ros_topic_name: "/cmd_vel"
    gz_topic_name: "/gazebo/cmd_vel"
    ros_type_name: "geometry_msgs/msg/Twist"
    gz_type_name: "gz.msgs.Twist"
    direction: ROS_TO_GZ

  # 关节状态数据
  - ros_topic_name: "/joint_states"
    gz_topic_name: "/gazebo/joint_states"
    ros_type_name: "sensor_msgs/msg/JointState"
    gz_type_name: "gz.msgs.Model"
    direction: GZ_TO_ROS

  # TF 数据（用于坐标变换）
  - ros_topic_name: "/tf"
    gz_topic_name: "/gazebo/tf"
    ros_type_name: "tf2_msgs/msg/TFMessage"
    gz_type_name: "gz.msgs.Pose_V"
    direction: GZ_TO_ROS

  # 世界状态数据
  - ros_topic_name: "/world_state"
    gz_topic_name: "/gazebo/world_state"
    ros_type_name: "ros_gz_interfaces/msg/WorldState"
    gz_type_name: "gz.msgs.WorldStatistics"
    direction: GZ_TO_ROS
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