GAZEBO學習筆記(3)

因為都是一邊學一邊做，所以難免走一些彎路了，如果有什么錯誤希望各位指出來，謝謝

接着上次的思路，希望讓添加的模型動起來，但連Gazebo官網上都是用urdf文件講的……所以那還是用urdf文件吧

通過前面我們已經知道怎么讓urdf文件形成的模型在gazebo里出現了（在launch文件中spawn一個），這一次希望它能動起來，基於一輛簡單的“小車”模型吧，參考的這個項目以及官方教程。這個文件是已經完成的，還是從僅有模型形態的urdf文件開始，一步步來：

1. 添加<transmission>標簽

這一步比較簡單，就是需要在urdf文件的<robot>標簽下添加與joint相應的<transimission>標簽。

這個標簽的作用是在joint上添加一個actuator（執行器），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內容：type, joint和actuator

<type>表示transmission的類型

<joint>指明將在哪個joint上添加執行器，用name給出該joint的名字。另外，其中還包含一個<hardwareInterface>標簽，用來指定一個支持的關節空間硬件接口。這句話是官方翻譯過來的，感覺等於白說，還沒仔細研究，不是很懂hardInterface是干啥的，留個坑

<actuator>表示連接到joint的執行器，name表示它的名字。包含<mechanicalReduction>表示減速比。

• 來自官方的幾個說明：

1. 如果在Gazebo里加載這個transmission，<joint>里的<hardwareInterface>的值應該是EffortJointInterface，而如果在RobotHW中加載，則該值應該是haedwareInterface/EffortJointInterface（當然不僅有EffortJointInterface，還有VelocityJointInterface, PositionJointInterface，或者自己寫的類）;
2. <actuator>標簽下的<mechanicalReduction>是可選項，而<hardwareInterface>在ROS Kinetic版本以后就不在這里出現了，而是在<joint>標簽里，這個應該是一個bug，所以Gazebo官方里要求兩個地方都寫，不過我也在Kinetic中測試過，去掉之后也可以運行。

到此為止，相當於是模型部分弄完了，加的transimission也算是實際機器人的硬件部分，所以我就暫時把這以前的內容視為一大部分，接下來就是控制器部分，相當於軟件部分。雖說我把以后的工作與前面分開來，但並不代表不再對urdf文件進行操作了，只是說從功能的上，我個人覺得這樣划分更易於理解。

2. 添加gazebo_ros_control plugin

ROS里有個ros_control包，用於機器人的控制，相應的，在Gazebo里使用則需要在urdf文件中添加一個gazebo plugin：

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

默認使用這樣就夠了，但是我在運行的時候遇到了一個關於什么legacyNS的報錯，查了一下，需要在<plugin>里面添加一條：

<legacyModeNS>true</legacyModeNS>

3. 新建一個ros_controls包

新建一個新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文件用於配置控制器的類型和PID參數（為啥一定是PID控制器？），MYROBOT_control大概長這樣：

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}

這里要注意controller的type，要和transimission中的hardwareInterface類型相對應。

在launch文件中添加controller節點啟動語句

這里主要是為了加載.yaml文件，以及啟動controller的spawn節點，網上的帖子大部分是另外寫了一個launch文件，我是直接寫在之前我們啟動機器人的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等對應着MYROBOT_control.yaml里的SOME_JOINT_controller等名字。

至此，所有的文件和內容都准備好了，通過roslaunch啟動以上launch文件，就可以看到小車出現在gazebo的世界中了，這時候通過rostopic list可以看到以下topics，比原來多了關於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

通過rostopic pub向controller發送指令

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

因為我這邊是用的一輛小車，joint是小車的輪子，這時候發現小車並沒有動，或只是動了一下，但其實在Gazebo中選定那個輪子發現他其實是在轉動的，所以就是說它在空轉…這是因為在urdf文件中沒有添加輪子的摩擦力標簽，其默認是1。所以需要在urdf中添加以下標簽，告訴Gazebo輪子的摩擦系數。由此可以看出，Gazebo作為一個物理仿真軟件，一切都是物理定理驅動的。

  <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表示其摩擦系數，kp和kd表示其剛性，具體參見關於<gazebo>標簽的說明。

重新啟動，在pub一下就可以看到小車瘋狂轉圈了~但是由於4個輪子還沒有協同控制，小車跑起來怪怪的。

至此，ros已經和gazebo連起來了，我們也可以用ros給gazebo里面的機器人發布命令了，散花。