ROS深入探索(四)——简单的机器人仿真
ROS深入探索(四)——简单的机器人仿真
机器人仿真
一、ROS by Example
这本书是关于国外关于ROS出版的第一本书，主要针对Electric和Fuerte版本，使用机器人主要是TurtleBot。书中详细讲解了关于机器人的基本仿真、导航、路径规划、图像处理、语音识别等等，而且在google的svn上发布了所有代码，可以通过以下命令下载、编译：
svn checkout http://ros-by-example.googlecode.com/svn/trunk/rbx_vol_1 rosmake rbx_vol_1 rospack profile //加入ROS package路径
二、rviz简单机器人模拟
1、安装机器人模拟器
rviz是一个显示机器人实体的工具，本身不具有模拟的功能，需要安装一个模拟器arbotix。
svn checkout http://vanadium-ros-pkg.googlecode.com/svn/trunk/arbotix rosmake arbotix
2、TurtleBot机器人的模拟
在书中的rbx_vol_1包里已经为我们写好了模拟的代码，我们先进行实验，完成后再仔细研究代码。
机器人模拟运行：
roscore roslaunch rbx1_bringup fake_pi_robot.launch
然后在终端中可以看到，机器人已经开始运行了，打开rviz界面，才能看到机器人实体。
rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/sim_fuerte.vcg
后面的参数是加载了rviz的配置文件sim_fuerte.vcg。效果如下：
此时的机器人是静止的，需要发布一个消息才能让它动起来。
rostopic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 0.2, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 0.5}}'
如果要让机器人停下来，需要在中断中按下“Ctrl+c”，然后输入：
rostopic pub -1 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{}'
也可以改变发送的topic信息，使机器人走出不同的轨迹。
三、实现分析
按照上面的仿真过程，我们详细分析每一步的代码实现。
1、TurtleBot机器人运行
机器人运行使用的是launch文件，首先打开fake_turtlebot.launch文件。
<launch> <param name="/use_sim_time" value="false" /> <!-- Load the URDF/Xacro model of our robot --> <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro.py '$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot.urdf.xacro'" /> <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" /> <node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="driver.py" output="screen"> <rosparam file="$(find rbx1_bringup)/config/fake_turtlebot_arbotix.yaml" command="load" /> <param name="sim" value="true"/> </node> <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher"> <param name="publish_frequency" type="double" value="20.0" /> </node> <!-- We need a static transforms for the wheels --> <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_left_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /left_wheel_link 100" /> <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_right_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /right_wheel_link 100" /> </launch>
文件可以大概分为四个部分：
（1） 从指定的包中加载urdf文件
（2） 启动arbotix模拟器
（3） 启动状态发布节点
（4） tf坐标系配置
2、rviz配置文件
在打开rviz的时候需要加载一个.vcg的配置文件，主要对rviz中的插件选项进行默认的配置。这里打开的是sim_fuerte.vcg文件，由于文件比较长，这里只列举重点的部分。
Background\ ColorB=0.12549 Background\ ColorG=0.12549 Background\ ColorR=0.12549 Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034 Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController Fixed\ Frame=/odom Grid.Alpha=0.5 Grid.Cell\ Size=0.5 Grid.ColorB=0.941176 Grid.ColorG=0.941176 Grid.ColorR=0.941176 Grid.Enabled=1 Grid.Line\ Style=0 Grid.Line\ Width=0.03 Grid.Normal\ Cell\ Count=0 Grid.OffsetX=0 Grid.OffsetY=0 Grid.OffsetZ=0 Grid.Plane=0
上面的代码是配置背景颜色和网格属性的，对应rviz中的选项如下图所示。
其中比较重要的一个选项是Camera的type，这个选项是控制开发者的观察角度的，书中用的是FixedOrientationOrthoViewController的方式，就是上面图中的俯视角度，无法看到机器人的三维全景，所以可以改为OrbitViewController方式，如下图所示：
3、发布topic
要让机器人动起来，还需要给他一些运动需要的信息，这些信息都是通过topic的方式发布的。
这里的topic就是速度命令，针对这个topic，我们需要发布速度的信息，在ROS中已经为我们写好了一些可用的数据结构，这里用的是Twist信息的数据结构。在终端中可以看到Twist的结构如下：
用下面的命令进行消息的发布，其中主要包括力的大小和方向。
[plain] view plain copy Background\ ColorB=0.12549 Background\ ColorG=0.12549 Background\ ColorR=0.12549 Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034 Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewController Fixed\ Frame=/odom Grid.Alpha=0.5 Grid.Cell\ Size=0.5 Grid.ColorB=0.941176 Grid.ColorG=0.941176 Grid.ColorR=0.941176 Grid.Enabled=1 Grid.Line\ Style=0 Grid.Line\ Width=0.03 Grid.Normal\ Cell\ Count=0 Grid.OffsetX=0 Grid.OffsetY=0 Grid.OffsetZ=0 Grid.Plane=0
4、节点关系图
END
转自古-月