ROS2与Gazebo11入门教程-Gazebo仿真的构成要素

说明：

• 介绍运行的Gazebo仿真中的各个构成要素

世界文件

• 仿真世界描述文件包含仿真中的所有元素，包括机器人、灯光、传感器和静态对象。世界文件使用SDF（仿真描述格式）进行格式化，并且通常具有.world扩展名。

• Gazebo服务器（gzserver）会读取世界文件以生成并填充仿真世界。

• 安装Gazebo时附带了许多示例仿真世界。这些世界文件安装在<install_path>/share/gazebo-/worlds中（例如，对于安装在Ubuntu系统上的Gazebo 11，其世界文件安装在/usr/share/gazebo-11/worlds目录中）；您还可以在源代码中看到这些世界文件。

模型文件

• 模型文件与世界文件使用相同的SDF格式，但应该只包含一个 ... </ model>标签。模型文件的目的在于方便模型重用和简化世界文件。一旦某个模型文件创建后，就可以使用以下SDF语法将其包含在某个世界文件中：

<include>

<uri>model://model_file_name</uri>

</include>

• 在线模型数据库中提供了许多模型（在早期版本中，Gazebo会附带一些示例模型）。假设运行Gazebo时已连接Internet，则可以从数据库中插入任何模型，并且必要的内容将会在运行时下载。

环境变量

Gazebo使用许多环境变量来定位文件和建立服务器与客户端之间的通信。适用于大多数情况的默认值会被编译进Gazebo软件中。这意味着您无需设置任何环境变量。

Gazebo包括以下环境变量：

• GAZEBO_MODEL_PATH：用冒号分隔的目录集合，Gazebo将会在这些目录中搜索模型；

• GAZEBO_RESOURCE_PATH：用冒号分隔的目录集合，Gazebo将会在这些目录中搜索其他资源，例如世界文件和媒体文件；

• GAZEBO_MASTER_URI：Gazebo主机的URI，该变量指定了Gazebo服务器启动的IP和端口，并告知客户端要连接到的地址；

• GAZEBO_PLUGIN_PATH：用冒号分隔的目录集合，Gazebo在运行时将会在这些目录中搜索插件共享库；

• GAZEBO_MODEL_DATABASE_URI：在线模型数据库的URI，Gazebo将会从该链接地址下载模型。

这些环境变量的默认值也会包含在shell脚本中：

source <install_path>/share/gazebo/setup.sh

如果要修改Gazebo的行为（例如，扩展其搜索模型的路径），则应该首先对上面列出的Shell脚本进行source，然后修改该脚本设置的环境变量。

Gazebo 8及更高版本的新环境变量

Gazebo的某些部分已过渡到使用Ignition Transport库进行进程间通信，而不是内置的Gazebo Transport库。诸如标记（markers）和绘图实用程序等某些功能正在使用Ignition Transport库，并且可能会受到以下环境变量的影响：

• IGN_PARTITION：所有Ignition Transport节点的分区（partition）名称。

• IGN_IP：与GAZEBO_MASTER_URI类似，但此变量用于Ignition Transport。

• IGN_VERBOSE：显示来自Ignition Transport的调试信息。

Gazebo服务器

服务器是Gazebo的主力军和核心。服务器解析命令行上给出的世界描述文件，然后使用某个物理引擎和传感器引擎仿真该世界。

可以使用以下命令启动服务器。请注意，服务器不包含任何图形界面；这意味着服务器是无头运行的。

gzserver <world_filename>

上面命令中的<world_filename>可以是：

• 当前目录下的某个世界文件名，
• 某个绝对路径下的世界文件名，
• GAZEBO_RESOURCE_PATH中某个路径下的世界文件名，
• Gazebo世界文件安装默认目录中的某个世界文件名，即worlds/<world_name>，其中<world_name>是与Gazebo一起安装的某个世界文件名

例如，要使用与Gazebo一起安装的empty_sky.world，请使用以下命令：

gzserver worlds/empty_sky.world

Gazebo客户端

Gazebo图形客户端会连接到正在运行的gzserver并可视化各个仿真元素。图形客户端还是一个允许修改正在运行的仿真的工具。

使用以下命令来运行Gazebo图形客户端：

gzclient

服务器+图形客户端合一

命令gazebo会将Gazebo服务器和客户端合并到一个可执行文件中。可以不用先运行gzserver worlds/empty.world然后再运行gzclient，而是直接运行以下命令：

gazebo worlds/empty_sky.world

插件

插件提供了一种与Gazebo进行交互的简单便捷机制。插件可以在命令行中加载，或者在SDF文件中指定（请参见SDF格式）。

Gazebo会先加载命令行上指定的插件，然后再加载SDF文件中指定的插件。有些插件由服务器加载，例如影响物理属性的插件，而其他插件则由图形客户端加载以方便自定义GUI的生成。

通过命令行加载一个系统插件的示例如下：

gzserver -s <plugin_filename>

标志-s表示它是一个系统插件，而<plugin_filename>是在GAZEBO_PLUGIN_PATH中发现的某个共享库名称。例如，要加载Gazebo安装随带的RestWebPlugin，请运行以下命令：

gzserver --verbose -s libRestWebPlugin.so

Gazebo图形客户端使用相同的机制，支持的命令行标志包括：

• Gazebo 7和更早版本：使用-g标志加载GUI插件

• Gazebo 8和更高版本：使用--gui-client-plugin标志加载GUI插件

例如，要在Gazebo 11中加载TimerGUIPlugin，请运行以下命令：

gzclient --gui-client-plugin libTimerGUIPlugin.so

有关更多信息，请参阅插件概述页面。

参考：

• 资料来源