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22、ROS2 Gazebo仿真平台

1、Gazebo简介​

Gazebo是ROS系统中最为常用的三维物理仿真平台 ，支持动力学引擎，可以实现高质量的图形渲染，不仅可以模拟机器人及周边环境，还可以加入摩擦力、弹性系数等物理属性。

比如我们要开发一个火星车，那就可以在Gazebo中模拟火星表面的环境，再比如我们做无人机，续航和限飞都导致我们没有办法频繁用实物做实验，此时不妨使用Gazebo先做仿真，等算法开发的差不多了，再部署到实物上来运行。

所以类似Gazebo这样的仿真平台，可以帮助我们验证机器人算法、优化机器人设计、测试机器人场景应用，为机器人开发提供更多可能。

注意：本章节只做了解学习，教程中并未配置该环境，因为这边直接用的真机调试

2、安装运行​

  • 通过命令apt进行安装gazebo

sudo apt install ros- ${ROS_DISTRO} -gazebo- *

  • 运行gazebo
  • 通过以下命令启动或直接通过桌面图标启动

xxxxxxxxxx gazebo --verbose -s libgazebo_ros_init.so -s libgazebo_ros_factory.so

image-20250905185527569

image-20250905185455271

运行之后可以看到如下页面：

img

3、gazebo启动节点与服务​

1、查看节点

xxxxxxxxxx ros2 node list

image-20250905185639464

正确返回：/gazebo 2、查看节点的对外提供的服务：

xxxxxxxxxx ros2 service list

可以看出如下的结果：

image-20250905185658045

出去最后几个常规的服务，我们只注意前三个特殊的服务：

  • /spawn_entity，用于加载模型到gazebo中

  • /get_model_list，用于获取模型列表

  • /delete_entity，用于删除gazbeo中已经加载的模型

4、创建功能包​

  • 创建一个myrobot功能包，用来存放我们的URDF模型文件和启动文件

xxxxxxxxxx ros2 pkg create myrobot \--build-type ament_cmake

  • 进入到myrobot的目录下，创建launch、urdf文件夹，在urdf文件夹下创建一个demo01_base.urdf文件，这个文件就是一个简单的演示文件，只有一个基础的立方体。

xxxxxxxxxx < robot name = "myrobot" > < link name = "base_link" > < visual > < geometry > < box size = "0.2 0.2 0.2" /> </ geometry > < origin xyz = "0.0 0.0 0.0" /> </ visual > < collision > < geometry > < box size = "0.2 0.2 0.2" /> </ geometry > < origin xyz = "0.0 0.0 0.0" /> </ collision > < inertial > < mass value = "0.1" /> < inertia ixx = "0.000190416666667" ixy = "0" ixz = "0" iyy = "0.0001904" iyz = "0" izz = "0.00036" /> </ inertial > </ link > < gazebo reference = "base_link" > < material > Gazebo/Red </ material > </ gazebo > </ robot >

5、编写launch启动文件​

launch文件的编写，launch文件主要启动两个部分，启动Gazebo文件，然后将机器人模型加载到Gazebo中。

xxxxxxxxxx start_gazebo_cmd = ExecuteProcess( cmd = [ 'gazebo' , '--verbose' , '-s' , 'libgazebo_ros_init.so' , '-s' , 'libgazebo_ros_factory.so' ], output = 'screen' )

这个命令就是启动Gazebo的，就是一个启动命令，并没有特别复杂的地方，下面是加载模型的命令：

xxxxxxxxxx spawn_entity_cmd = Node( package = 'gazebo_ros' , executable = 'spawn_entity.py' , arguments = [ '-entity' , robot_name_in_model, '-file' , urdf_model_path ], output = 'screen' )

这个命令注意后面两个参数-entity是模型文件中的名字，-file是通过urdf文件加载参数，后面我们还可以看到通过topic话题加载模型的。在launch目录下新建一个bringup_model.launch.py文件完整的启动文件如下：

​ x import os from launch import LaunchDescription from launch . actions import ExecuteProcess from launch_ros . actions import Node from launch_ros . substitutions import FindPackageShare from launch_ros . parameter_descriptions import ParameterValue from launch . substitutions import Command ​ def generate_launch_description (): robot_name_in_model = 'myrobot' package_name = 'myrobot' urdf_name = "demo01_base.urdf" ld = LaunchDescription () pkg_share = FindPackageShare ( package = package_name ). find ( package_name ) urdf_model_path = os . path . join ( pkg_share , f'urdf/{urdf_name}' ) # Start Gazebo server start_gazebo_cmd = ExecuteProcess ( cmd =[ 'gazebo' , '--verbose' , '-s' , 'libgazebo_ros_init.so' , '-s' , 'libgazebo_ros_factory.so' ], output = 'screen' ) ​ # Launch the robot spawn_entity_cmd = Node ( package = 'gazebo_ros' , executable = 'spawn_entity.py' , arguments =[ '-entity' , robot_name_in_model , '-file' , urdf_model_path ], output = 'screen' ) ​ ld . add_action ( start_gazebo_cmd ) ld . add_action ( spawn_entity_cmd ) ​ return ld ​

  • 在Cmakelist中填入以下内容，用于将我们的urdf和launch文件夹安装进install目录下

xxxxxxxxxx install ( DIRECTORY urdf launch DESTINATION share/ ${PROJECT_NAME} )

  • 之后编译运行功能包

xxxxxxxxxx colcon build \--packages-select myrobot

image-20250905190216658

  • 刷新环境变量然后运行launch启动文件

xxxxxxxxxx ros2 launch myrobot bringup_model.launch.py

image-20250905190401459

启动之后可以看到如下的Gazebo模型：

image-20250905190451228

可以看到红色的模型，因为最后加上了Gazebo的标签设置。