ROS2与Gazebo11入门教程-制作模型

说明：

• 介绍如何制作模型

概述

• SDF模型的范围可以从简单的形状到复杂的机器人。
• 它指的是 SDF标签，本质上是链接（links）、关节（joints）、碰撞对象（collision objects）、视觉（visuals）和插件（plugins）的集合。
• 取决于所需模型的复杂性，生成模型文件可以很难。
• 本节教程会提供一些有关如何构建模型的提示。

SDF模型的组成部分

• links/链接：链接包含模型某个身体的物理属性。链接可以是一个轮子，也可以是关节链中的一个链节。每个链接可能包含许多碰撞和视觉元素。为了改进性能和稳定性，请试着减少模型中的链接数量。

• 例如，一个桌子模型可以由5个通过关节连接的链接（其中4个链接为腿，1个链接为桌面）组成。但是，这会过于复杂，特别是由于关节永远不会移动。相反地，应该用1个链接和5个碰撞元素来创建该桌子。

• joints/关节：一个关节会连接两个链接。关节中会建立父链接-子链接关系以及其他参数，例如旋转轴和关节极限。

• collision/碰撞：碰撞元素封装了用于碰撞检测的几何体。碰撞可以是简单的形状（首选），也可以是三角形网格（这会消耗更多资源）。一个链接可以包含多个碰撞元素。

• visuals/视觉：视觉元素用于可视化链接的各个部分。一个链接可以包含0个或更多视觉元素。

• Inertial/惯性：惯性元素描述了链节的动力学特性，例如质量和旋转惯性矩阵。

• sensors/传感器：传感器从仿真世界采集数据以供插件使用。一个链接可能包含0个或多个传感器。

• right/灯光：灯光元素描述了连接到某个链接的光源。一个链接可能包含0个或更多的灯光。

• plugins/插件：插件是第三方创建的、用于控制模型的共享库。

构建模型

收集网格文件

• 此步骤包括收集构建您的模型所需的所有必要3D网格文件。Gazebo提供了一组简单的形状：盒子（长方体）、球体和圆柱体。如果您的模型需要更复杂的东西，则请继续阅读以下内容。

• 网格来自许多地方。Google的3D仓库是3D模型的一个优秀存储库。或者，您可能已经具有必要的网格文件。最后，您还可以使用3D建模软件（如Blender或Sketchup）制作自己的网格。

• Gazebo要求网格文件的格式为STL，Collada或OBJ，其中Collada和OBJ是首选格式。

• 使用3D建模软件移动每个网格，以使其中心点位于原点上。这样会大大简化Gazebo中模型的安放

• Collada和OBJ文件格式允许您将材质附加到网格上。使用这个机制可以改善网格的视觉外观

• 请让网格尽可能简单。如果想将网格用作碰撞元素，则尤其如此。通常的做法是将少边的多边形网格用于碰撞元素，而将更多边的多边形网格用于视觉元素。一个甚至更好的做法就是使用内置形状之一（盒子、球体、圆柱体）作为碰撞元素

制作模型SDF文件

• 开始时创建一个非常简单的模型文件，或者复制一个现有的模型文件。这里的关键是从您知道可以正常运行的模型文件开始，或者可以很容易地进行调试。

• 下面要制作的是一个非常初级的、最小的盒子模型文件，只有一个单位尺寸的盒子形状作为碰撞几何体，且具有单位惯性的相同单位盒子视觉元素。

• 请用以下命令创建box.sdf模型文件：

gedit box.sdf

• 将以下内容复制到box.sdf文件中：

<?xml version='1.0'?>
<sdf version="1.4">
<model name="my_model">
<pose>0 0 0.5 0 0 0</pose>
<static>true</static>
<link name="link">
<inertial>
<mass>1.0</mass>
<inertia> <!-- inertias are tricky to compute -->
<!-- http://gazebosim.org/tutorials?tut=inertia&cat=build_robot -->
<ixx>0.083</ixx> <!-- for a box: ixx = 0.083 * mass * (y*y + z*z) -->
<ixy>0.0</ixy> <!-- for a box: ixy = 0 -->
<ixz>0.0</ixz> <!-- for a box: ixz = 0 -->
<iyy>0.083</iyy> <!-- for a box: iyy = 0.083 * mass * (x*x + z*z) -->
<iyz>0.0</iyz> <!-- for a box: iyz = 0 -->
<izz>0.083</izz> <!-- for a box: izz = 0.083 * mass * (x*x + y*y) -->
</inertia>
</inertial>
<collision name="collision">
<geometry>
<box>
<size>1 1 1</size>
</box>
</geometry>
</collision>
<visual name="visual">
<geometry>
<box>
<size>1 1 1</size>
</box>
</geometry>
</visual>
</link>
</model>
</sdf>

• 请注意，Box几何体的原点位于盒子的几何中心，因此，为了使盒子的底部与地面齐平，添加了一个属性值为 0 0 0.5 0 0 0 </ pose>的原点位置元素以将该盒子提高到地平面上。

• 上面的示例将简单盒子模型设置为静态，从而使模型不可移动。在模型创建期间，该特性很有用。在创建完模型后，如果想要该模型可移动，则请将标签设置为false。

向模型SDF文件添加内容

• 有了一个可以正常运行的.sdf文件后，再慢慢开始增加更多更复杂的要素。

• 在添加更多更复杂的要素时，建议按以下顺序添加：

• 添加一个链接

• 设置碰撞元素

• 设置视觉元素

• 设置惯性属性

• 回到＃1，直到添加了所有链接

• 添加所有关节（如果有的话）

• 添加所有插件（如果有的话）

• 每新添加一个新的要素，请使用图形客户端加载该模型以确保您的模型是正确的。但是，仅有box.sdf文件不足以将模型加载到图形客户端中。

• 您还必须正确设置您的模型目录，而如何正确设置模型目录将在下一教程“制作移动机器人”中学到。

参考：

• 资料来源