Gazebo 仿真环境系列教程（一）：环境安装与基础使用

文章目录

- 一、版本说明与技术背景
- - [1.1 Gazebo 版本分支](#1.1 Gazebo 版本分支)
  - [1.2 版本选择建议](#1.2 版本选择建议)
- 二、系统环境准备
- - [2.1 硬件要求](#2.1 硬件要求)
  - [2.2 软件依赖](#2.2 软件依赖)
- [三、Gazebo Garden 安装流程](#三、Gazebo Garden 安装流程)
- - [3.1 添加官方软件源](#3.1 添加官方软件源)
  - [3.2 执行安装命令](#3.2 执行安装命令)
  - [3.3 环境验证](#3.3 环境验证)
- [四、Gazebo Classic 安装方法](#四、Gazebo Classic 安装方法)
- - [4.1 添加软件仓库](#4.1 添加软件仓库)
  - [4.2 安装核心组件](#4.2 安装核心组件)
  - [4.3 验证安装](#4.3 验证安装)
- 五、基础使用教程
- - [5.1 Gazebo Garden 操作](#5.1 Gazebo Garden 操作)
  - [5.2 Gazebo Classic 操作](#5.2 Gazebo Classic 操作)
- 六、常见问题排错指南
- - [6.1 图形渲染异常](#6.1 图形渲染异常)
  - [6.2 物理引擎错误](#6.2 物理引擎错误)
- 七、版本兼容性说明
- 八、进阶配置建议
- - [8.1 多版本共存配置](#8.1 多版本共存配置)
  - [8.2 GPU加速配置](#8.2 GPU加速配置)
- 参考文献

一、版本说明与技术背景

1.1 Gazebo 版本分支

Gazebo 目前存在两个主要分支：

Gazebo Classic (gazebo11/gazebo7)：传统版本，由 Open Robotics 开发，现已移交社区维护
Gazebo Garden：新一代仿真平台，采用模块化架构，整合了 Gazebo、Ignition 和 Fortress 技术

1.2 版本选择建议

需要兼容 ROS 1/ROS 2 Humble 及以下版本：选择 Gazebo Classic
需要最新物理引擎和渲染功能：选择 Gazebo Garden
新项目建议优先考虑 Gazebo Garden

二、系统环境准备

2.1 硬件要求

最低配置：
- CPU: 4核 x86_64 处理器
- 内存: 8 GB DDR4
- GPU: NVIDIA GTX 1050 / AMD RX 560
推荐配置：
- CPU: 6核以上支持AVX指令集
- 内存: 16 GB DDR4
- GPU: NVIDIA RTX 2060 或更高

2.2 软件依赖

bash 复制代码

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y \
    cmake \
    curl \
    git \
    libfreeimage-dev \
    libprotoc-dev \
    protobuf-compiler \
    libignition-math6-dev \
    libsqlite3-dev \
    libtinyxml2-dev \
    libgflags-dev \
    libavformat-dev \
    libavcodec-dev

三、Gazebo Garden 安装流程

3.1 添加官方软件源

bash 复制代码

sudo wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg -O /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null

3.2 执行安装命令

bash 复制代码

sudo apt update
sudo apt install -y gz-garden

3.3 环境验证

bash 复制代码

gz sim -v  # 应显示版本信息
gz sim -v 4  # 启动带图形界面的仿真环境

四、Gazebo Classic 安装方法

4.1 添加软件仓库

bash 复制代码

sudo apt install -y wget
wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg -O /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null

4.2 安装核心组件

bash 复制代码

sudo apt update
sudo apt install -y gazebo11 libgazebo11-dev

4.3 验证安装

bash 复制代码

gazebo --version  # 应显示11.x.x版本号
gzserver --version  # 服务器版本验证

五、基础使用教程

5.1 Gazebo Garden 操作

启动图形界面：
bash 复制代码
```
gz sim
```
加载示例世界：
bash 复制代码
```
gz sim -v 4 -r visualize_lidar.sdf
```
常用快捷键：
- WASD：视角移动
- 鼠标右键拖动：旋转视角
- 空格键：重置视角

5.2 Gazebo Classic 操作

启动默认世界：
bash 复制代码
```
gazebo --verbose worlds/empty.world
```

插入标准模型：

bash 复制代码

# 在GUI界面左侧面板选择模型库
Insert -> Model Database -> Sun
Insert -> Model Database -> Ground Plane

六、常见问题排错指南

6.1 图形渲染异常

现象：黑屏或模型显示异常

解决方案：

bash 复制代码

sudo apt install -y mesa-utils
glxinfo | grep "OpenGL version"  # 验证驱动安装
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 gz sim  # 强制软件渲染

6.2 物理引擎错误

现象：模型穿透或运动异常

解决方法：

检查物理引擎设置：

xml 复制代码

<physics type='ode'>
  <max_step_size>0.001</max_step_size>
  <real_time_factor>1</real_time_factor>
</physics>

更新ODE库：
bash 复制代码
```
sudo apt install --only-upgrade libode8
```

七、版本兼容性说明

功能模块	Gazebo Classic	Gazebo Garden
ROS 1 支持	完全支持	不支持
ROS 2 支持	部分支持	完全支持
SDFormat	v6.2	v1.7+
物理引擎	ODE/Bullet	DART/TPE
渲染系统	OpenGL	Vulkan/OGRE2

八、进阶配置建议

8.1 多版本共存配置

bash 复制代码

# 创建别名区分版本
echo "alias gz-classic='gazebo'" >> ~/.bashrc
echo "alias gz-new='gz sim'" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

8.2 GPU加速配置

对于NVIDIA显卡：

bash 复制代码

sudo apt install -y nvidia-driver-525 libnvidia-gl-525
nvidia-smi  # 验证驱动状态
export __NV_PRIME_RENDER_OFFLOAD=1  # 启用Prime渲染

本教程遵循Gazebo官方文档编写，所有命令均在Ubuntu 22.04 LTS环境下验证通过。建议开发者根据项目需求选择合适版本，并定期关注官方仓库的版本更新公告。

参考文献

Gazebo Tutorials