二自由度机械臂的gazebo仿真

news2024/11/23 19:42:44

一、创建ros软件包

#1、创建工作空间
mkdir 2d_robot_ws
cd 2d_robot_ws
mkdir src
cd src
catkin_init_workspace
#2、编译工作空间
cd ..
catkin_make
#3、创建软件包
catkin_create_pkg 2d_robot std_msgs rospy roscpp

二、创建模型文件

1、编写urdf模型文件

在2d_robot_ws/src/2d_robot下创建launch文件夹和urdf文件夹，launch文件夹中放启动文件，urdf文件夹中放模型文件。

2d_robot_model.urdf

<?xml version="1.0"?>
<robot name="my_robot">

    <link name="link_base">            基座机构
        <inertial>
            <origin  xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
            <mass value="10"/>
            <inertia ixx="100" ixy="0" ixz="0" iyy="100" izz="100" iyz="0"/>
        </inertial>
        
        <visual>
            <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>    
            <geometry>
                <box size="5.0 5.0 1.0"/>
            </geometry>
            <material name="123">
                <color rgba="0.0 1.0 1.0 1.0"/>
            </material>
        </visual>

        <collision>
            <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <geometry>
                <box size="5.0 5.0 1.0"/>
            </geometry>
        </collision>

    </link>


   <link name="link_one">         第二个机构
        <inertial>
            <origin  xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <mass value="5"/>
            <inertia ixx="100" ixy="0" ixz="0" iyy="100" izz="100" iyz="0"/>
        </inertial>
        
        <visual>
            <origin xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>    
            <geometry>
                <box size="3.0 3.0 10.0"/>
            </geometry>
            <material name="234">
                <color rgba="0.8 0.5 0 0.5"/>
            </material>
        </visual>

        <collision>
            <origin xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <geometry>
                <box size="1.0 1.0 10.0"/>
            </geometry>
        </collision>
        
    </link>


   <link name="link_two">            第二个机构
        <inertial>
            <origin  xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <mass value="5"/>
            <inertia ixx="100" ixy="0" ixz="0" iyy="100" izz="100" iyz="0"/>
        </inertial>
        
        <visual>
            <origin xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>    
            <geometry>
                <box size="1.0 1.0 10.0"/>
            </geometry>
            <material name="234">
                <color rgba="0.0 5.0 1.0 1.0"/>
            </material>
        </visual>

        <collision>
            <origin xyz="0.0 0.0 5.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
            <geometry>
                <box size="1.0 1.0 10.0"/>
            </geometry>
        </collision>
        
    </link>


    <joint name="joint_one" type="revolute">           第一个关节，连接基座和机构1
        <origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
        <parent link="link_base"/>
        <child link="link_one"/>
        <axis xyz="1.0 0.0 0.0"/>
        <limit lower="-3.0" upper="3.0" effort="10.0" velocity="3.0"/>
    </joint>


    <joint name="joint_two" type="revolute">            第二个关节，连接机构1和机构2
        <origin xyz="0.0 0.0 10.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
        <parent link="link_one"/>
        <child link="link_two"/>
        <axis xyz="1.0 0.0 0.0"/>
        <limit lower="-3.0" upper="3.0" effort="10.0" velocity="3.0"/>
    </joint>

</robot>

2、用rviz查看urdf模型

2d_robot_rviz.launch

<?xml version="1.0"?>
<launch>
    <arg name="model" />
    <!-- 加载机器人模型参数 -->
    <param name="robot_description" textfile="/media/wangyuanhao/DATA/ros_data/2d_robot_ws/src/2d_robot/urdf/2d_robot_model.urdf" />
 
    <!-- 设置GUI参数，显示关节控制插件 -->
    <param name="use_gui" value="true"/>
 
    <!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态  -->
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
    
    <!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf  -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
 
    <!-- 运行rviz可视化界面 -->
    <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find urdf_tutorial)/urdf.rviz" />
</launch>

roslaunch命令

roslaunch 2d_robot 2d_robot_rviz.launch

启动rviz后添加机器人类型，并设置fixed frame
在这里插入图片描述

3、urdf转sdf

gz sdf -p 2d_robot_model.urdf > 2d_robot_model.sdf

三、gazebo仿真

1、编写模型文件

要让sdf模型文件可以在world文件中引用需要sdf和config两个文件，新建一个文件夹命名为2d_robot，其中分别有model.sdf和model.config文件。
model.sdf就是一般的sdf文件，config文件如下：
model.config

<?xml version="1.0"?>
<model>
  <name>My Robot</name>
  <version>1.0</version>
  <sdf version='1.4'>model.sdf</sdf>

  <author>
   <name>My Name</name>
   <email>me@my.email</email>
  </author>

  <description>
    My awesome robot.
  </description>
</model>

2、编写world文件（导入sdf模型）

2d_robot.world

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.4">
  <world name="default">
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
    <include>
      <scale>1 1 1</scale>      
      <uri>///media/wangyuanhao/DATA/ros_data/2d_robot_ws/src/2d_robot/sdf/2d_robot</uri>
      <name>2d_robot</name>
      <pose>-2.0 7.0 0 0 0 0</pose>
    </include>
  </world>
</sdf>

2、将world文件导入gazebo（空白世界+world文件）

2d_robot_gazebo.launch

<launch>
  <!-- We resume the logic in empty_world.launch, changing only the name of the world to be launched -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find 2d_robot)/worlds/2d_robot.world"/>
    <!-- more default parameters can be changed here -->
  </include>
</launch>

roslaunch启动命令

roslaunch 2d_robot 2d_robot_gazebo.launch

在这里插入图片描述

3、world文件中加入gazebo插件

3.1添加世界插件hello_world

3.1.1编写插件

hello_world.cc

#include <gazebo/gazebo.hh>

namespace gazebo
{
  class WorldPluginTutorial : public WorldPlugin
  {
    public: WorldPluginTutorial() : WorldPlugin()
            {
              printf("Hello World!\n");
            }

    public: void Load(physics::WorldPtr _world, sdf::ElementPtr _sdf)
            {
            }
  };
  GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN(WorldPluginTutorial)
}

3.1.2编译插件

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)

find_package(gazebo REQUIRED)
include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})
list(APPEND CMAKE_CXX_FLAGS "${GAZEBO_CXX_FLAGS}")

add_library(hello_world SHARED hello_world.cc)
target_link_libraries(hello_world ${GAZEBO_LIBRARIES})

在这里插入图片描述这里要注意一下不能使用boost1.69以上的库，所以要确认自己的版本。

添加so文件路径
我这里是把so文件放到了gazebo的插件路经的文件夹中，我电脑的路径是/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-9/plugins。

3.1.3在world中引用

2d_robot.world

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.4">
  <world name="default">
  <plugin name="hello_world" filename="libhello_world.so"/>
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
    <include>
      <scale>1 1 1</scale>      
      <uri>///media/wangyuanhao/DATA/ros_data/2d_robot_ws/src/2d_robot/sdf/2d_robot</uri>
      <name>2d_robot</name>
      <pose>-2.0 7.0 0 0 0 0</pose>
    </include>
  </world>
</sdf>

最终效果：
在这里插入图片描述

3.2添加模型插件pos_update

https://blog.csdn.net/Robot_Starscream/article/details/120323907
https://zhuanlan.zhihu.com/p/363385163

3.2.1编写插件

这里主要就是借鉴了第一个链接里面的代码，只是可能因为版本不同，get_angle的函数没有了换成了GetForce。
back_wheel_steering.hh

#ifndef _BACK_WHEEL_ROLLINGANGLE_HH_
#define _BACK_WHEEL_ROLLINGANGLE_HH_
 
#include <boost/thread.hpp>
#include <cmath>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
 
// gazebo
#include <gazebo/gazebo.hh>
#include <gazebo/physics/physics.hh>
 
#include <gazebo/gazebo_client.hh>
#include <gazebo/msgs/msgs.hh>
#include <gazebo/transport/transport.hh>
 
#include "std_msgs/Float64.h"
#include "ros/callback_queue.h"
#include "ros/ros.h"
#include "ros/subscribe_options.h"
#include "ros/subscription_callback_helper.h"
 
namespace gazebo{
	class back_wheel_steering : public ModelPlugin{
        public:
                virtual ~back_wheel_steering();
                back_wheel_steering();
                void virtual Load(physics::ModelPtr _model, sdf::ElementPtr _sdf);
                void OnUpdate();
                double B_wheel_steering;
 
        private:
                physics::ModelPtr model;
                physics::JointPtr prismaticJoint;
                event::ConnectionPtr BWP_updateConnection;
                ros::NodeHandle P_joint_steering_Node;
                ros::Publisher rosPub_P_joint_steering;
                std::string P_joint_steering_PubTopic;
                std_msgs::Float64 B_wheel_steering_msg;
 
                int SimulateCount=0;
                int PrintStep=1000;
    };
        
}
#endif

back_wheel_steering.cc

#include "back_wheel_steering.hh"
#define IS_DEBUG 0
namespace gazebo
{
    back_wheel_steering::back_wheel_steering(){
        std::cout << "start1" << std::endl;
        std::cout << "start2" << std::endl;
    }
    back_wheel_steering::~back_wheel_steering(){}
     
    void back_wheel_steering::Load(physics::ModelPtr _model, sdf::ElementPtr _sdf){
        // Just output a message for now 
        //std::cerr << "\nThe velodyne plugin is attach to model[" << _model->GetName() << "]\n";
        std::cout << "go in Load" << std::endl; 
        this->model = _model;
        this->prismaticJoint = this->model->GetJoint(_sdf->GetElement("prismaticJoint")->Get<std::string>());   //_sdf是插件标签的指针，等于说获取了插件的参数
        this->P_joint_steering_PubTopic = _sdf->GetElement("P_joint_position_Topic")->Get<std::string>();
 
        rosPub_P_joint_steering = this->P_joint_steering_Node.advertise<std_msgs::Float64>(P_joint_steering_PubTopic, 10);
        this->BWP_updateConnection = event::Events::ConnectWorldUpdateBegin(
            std::bind(&back_wheel_steering::OnUpdate, this));
    }
 
    void back_wheel_steering::OnUpdate(){
        B_wheel_steering = this->prismaticJoint->GetForce(0);
        B_wheel_steering_msg.data = B_wheel_steering;
        rosPub_P_joint_steering.publish(B_wheel_steering_msg);
        SimulateCount++;
    //    std::cout << "++++++++++++++++++++++++++++++++" << std::endl;
        if ((SimulateCount % PrintStep == 0)){
            std::cout << "++++++++++++++++++++++++++++++++" << std::endl;
            std::cout<< "back_wheel_steeringangle：" << B_wheel_steering<<std::endl;
            std::cout << "++++++++++++++++++++++++++++++++" << std::endl;
        }
    }
    
GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN(back_wheel_steering)
}

3.2.2编译插件

因为代码中使用了ros的msg，所以引入了ros的一些依赖。
CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(gazebo_joint_plug_pkg)
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
)
include_directories(
# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
find_package(gazebo REQUIRED)
include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})
list(APPEND CMAKE_CXX_FLAGS "${GAZEBO_CXX_FLAGS}")

add_library(joint_plug SHARED src/back_wheel_steering.cc)
target_link_libraries(joint_plug ${GAZEBO_LIBRARIES})

3.2.3在world中引用

注意这部分代码要插入到sdf模型文件中，joint_two是关节名，要和sdf文件中的一样。

    <plugin name="joint_two_control" filename="libjoint_two_control.so">  
	<prismaticJoint>joint_two</prismaticJoint>    
	<P_joint_position_Topic>/joint_two_pos</P_joint_position_Topic>
    </plugin>

最终效果：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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文章目录 引言AIGC辅助开发的应用场景代码生成图像识别与生成自然语言处理视频剪辑与生成 AIGC辅助开发的实现步骤数据准备模型选择模型训练结果评估与优化应用开发 AIGC辅助开发的优势与局限优势局限 未来展望总结 &#x1f389;欢迎来到AIGC人工智能专栏~如何使用AIGC人工智能…
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计算机网络----CRC冗余码的运算

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目录 1. 冗余码的介绍及原理2. CRC检验编码的例子3. 小练习 1. 冗余码的介绍及原理 冗余码是用于在数据链路层的通信链路和传输数据过程中可能会出错的一种检错编码方法&#xff08;检错码&#xff09;。原理&#xff1a;发送发把数据划分为组&#xff0c;设每组K个比特&#…
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【Python】解决“Tk_GetPixmap: Error from CreateDIBSection”闪退问题

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解决Python使用Tkinter的Notebook切换标签时出现的“Tk_GetPixmap: Error from CreateDIBSection 操作成功完成”闪退问题 零、问题描述 在使用Tkinter的Notebook控件时&#xff0c;对其标签进行切换&#xff0c;发现切换不了&#xff0c;一切换就报如下图错误&#xff1a; …
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