GAZEBO学习笔记(3)

因为都是一边学一边做，所以难免走一些弯路了，如果有什么错误希望各位指出来，谢谢

接着上次的思路，希望让添加的模型动起来，但连Gazebo官网上都是用urdf文件讲的……所以那还是用urdf文件吧

通过前面我们已经知道怎么让urdf文件形成的模型在gazebo里出现了（在launch文件中spawn一个），这一次希望它能动起来，基于一辆简单的“小车”模型吧，参考的这个项目以及官方教程。这个文件是已经完成的，还是从仅有模型形态的urdf文件开始，一步步来：

1. 添加<transmission>标签

这一步比较简单，就是需要在urdf文件的<robot>标签下添加与joint相应的<transimission>标签。

这个标签的作用是在joint上添加一个actuator（执行器），也很好理解，大致形式如下：

  <transmission name="tran_SOME_JOINT">
    <type>transmission_interface_SimpleTransmission</type>
    <joint name="SOME_JOINT">
      <hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
    </joint>
    <actuator name="ACTUATOR">
      <hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
      <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
    </actuator>
  </transmission>

可以看到主要就是三部分的内容：type, joint和actuator

<type>表示transmission的类型

<joint>指明将在哪个joint上添加执行器，用name给出该joint的名字。另外，其中还包含一个<hardwareInterface>标签，用来指定一个支持的关节空间硬件接口。这句话是官方翻译过来的，感觉等于白说，还没仔细研究，不是很懂hardInterface是干啥的，留个坑

<actuator>表示连接到joint的执行器，name表示它的名字。包含<mechanicalReduction>表示减速比。

• 来自官方的几个说明：

1. 如果在Gazebo里加载这个transmission，<joint>里的<hardwareInterface>的值应该是EffortJointInterface，而如果在RobotHW中加载，则该值应该是haedwareInterface/EffortJointInterface（当然不仅有EffortJointInterface，还有VelocityJointInterface, PositionJointInterface，或者自己写的类）;
2. <actuator>标签下的<mechanicalReduction>是可选项，而<hardwareInterface>在ROS Kinetic版本以后就不在这里出现了，而是在<joint>标签里，这个应该是一个bug，所以Gazebo官方里要求两个地方都写，不过我也在Kinetic中测试过，去掉之后也可以运行。

到此为止，相当于是模型部分弄完了，加的transimission也算是实际机器人的硬件部分，所以我就暂时把这以前的内容视为一大部分，接下来就是控制器部分，相当于软件部分。虽说我把以后的工作与前面分开来，但并不代表不再对urdf文件进行操作了，只是说从功能的上，我个人觉得这样划分更易于理解。

2. 添加gazebo_ros_control plugin

ROS里有个ros_control包，用于机器人的控制，相应的，在Gazebo里使用则需要在urdf文件中添加一个gazebo plugin：

<gazebo>
  <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
    <robotNamespace>/MYROBOT</robotNamespace>
  </plugin>
</gazebo>

默认使用这样就够了，但是我在运行的时候遇到了一个关于什么legacyNS的报错，查了一下，需要在<plugin>里面添加一条：

<legacyModeNS>true</legacyModeNS>

3. 新建一个ros_controls包

新建一个新ROS包

mkdir ~/catkin_ws
cd ~/catkin_ws
catkin_create_pkg MYROBOT_control controller_manager joint_state_controller robot_state_publisher
cd MYROBOT_control
mkdir config
mkdir launch

新建.yaml配置文件

.yaml文件用于配置控制器的类型和PID参数（为啥一定是PID控制器？），MYROBOT_control大概长这样：

MYROBOT:
# controls the rear two tires based on individual motors
  # Publish all joint states -----------------------------------
  joint_state_controller:
    type: joint_state_controller/JointStateController
    publish_rate: 50  

  # Controllers -----------------------------------
  SOME_JOINT_controller:
    type: velocity_controllers/JointVelocityController
    joint: SOME_JOINT
    pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}
  ANOTHER_JOINT_controller:
    type: effort_controllers/JointPositionController 
    joint: ANOTHER_JOINT 
    pid: {p: 100.0, i: 0.01, d: 10.0}

这里要注意controller的type，要和transimission中的hardwareInterface类型相对应。

在launch文件中添加controller节点启动语句

这里主要是为了加载.yaml文件，以及启动controller的spawn节点，网上的帖子大部分是另外写了一个launch文件，我是直接写在之前我们启动机器人的launch文件中了，也是可以的：

  <!-- Load joint controller configurations from YAML file to parameter server -->
  <rosparam file="$(find MYROBOT_control)/config/MYROBOT_control.yaml" command="load"/>

  <!-- load controllers -->
  <node name="controller_spawner" pkg="controller_manager" type="spawner" respawn="false"
        output="screen" ns="/MYROBOT" args="joint_state_controller SOME_JOINT_controller ANOTHER_JOINT_controller"/>

注意SOME_JOINT_controller等对应着MYROBOT_control.yaml里的SOME_JOINT_controller等名字。

至此，所有的文件和内容都准备好了，通过roslaunch启动以上launch文件，就可以看到小车出现在gazebo的世界中了，这时候通过rostopic list可以看到以下topics，比原来多了关于controller的topics

/clock
/gazebo/link_states
/gazebo/model_states
/gazebo/parameter_descriptions
/gazebo/parameter_updates
/gazebo/set_link_state
/gazebo/set_model_state
/gazebo_gui/parameter_descriptions
/gazebo_gui/parameter_updates
/rosout
/rosout_agg
/MYROBOT/joint_states
/MYROBOT/SOME_JOINT_controller/command
/MYROBOT/ANOTHER_JOINT_controller/command

通过rostopic pub向controller发送指令

rostopic pub -r 10 /MYROBOT/SOME_JOINT_controller/command std_msgs/Float64 "data: 100.0" 

因为我这边是用的一辆小车，joint是小车的轮子，这时候发现小车并没有动，或只是动了一下，但其实在Gazebo中选定那个轮子发现他其实是在转动的，所以就是说它在空转…这是因为在urdf文件中没有添加轮子的摩擦力标签，其默认是1。所以需要在urdf中添加以下标签，告诉Gazebo轮子的摩擦系数。由此可以看出，Gazebo作为一个物理仿真软件，一切都是物理定理驱动的。

  <gazebo reference="rear_right_wheel_link">
    <mu1>10000000</mu1>
    <mu2>10000000</mu2>
    <kp>10000000</kp>
    <kd>1</kd>
  </gazebo>  

  <gazebo reference="rear_left_wheel_link">
    <mu1>10000000</mu1>
    <mu2>10000000</mu2>
    <kp>10000000</kp>
    <kd>1</kd>         
  </gazebo> 

其中mu1和mu2表示其摩擦系数，kp和kd表示其刚性，具体参见关于<gazebo>标签的说明。

重新启动，在pub一下就可以看到小车疯狂转圈了~但是由于4个轮子还没有协同控制，小车跑起来怪怪的。

至此，ros已经和gazebo连起来了，我们也可以用ros给gazebo里面的机器人发布命令了，散花。