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Ignition入门教程-利用SDF创建世界

Ignition入门教程-利用SDF创建世界

说明：

  • 我们将学习如何使用 SDF 构建我们的世界，以及如何向其中添加模型。
  • 打开您的文本编辑器并按照本教程的操作添加代码。
  • 您也可以从这里下载本教程的世界。

定义世界：

  • 每个 SDF 世界都以这些标签开始。
<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.7">
    <world name="world_demo">
    ...
    ...
    </world>
</sdf>
  • 前两个标签定义 XML 和 SDF 的版本。
  • 然后我们有 标签，一切都在它们之间。

物理标签

  • 例子
<physics name="1ms" type="ignored">
    <max_step_size>0.001</max_step_size>
    <real_time_factor>1.0</real_time_factor>
</physics>
  • 物理标签指定动态引擎的类型和属性。
  • 我们选择name为 1ms 是因为步长为 1 毫秒。
  • type是动态引擎（物理库）的类型。 有 Ode、Bullet、Simbody 和 Dart 等选项。 我们将其设置为忽略，因为选择物理引擎的类型尚未通过此标签完成。
  • <max_step_size> 是模拟中的每个系统可以与世界状态交互的最长时间。 值越小，计算越准确，但需要更多的计算能力。
  • <real_time_factor> 是仿真时间与实时的比率。

插件

  • 插件是动态加载的代码块。 例如：
<plugin
    filename="libignition-gazebo-physics-system.so"
    name="ignition::gazebo::systems::Physics">
</plugin>
  • Physics 插件对于模拟世界的动态非常重要。
<plugin
    filename="libignition-gazebo-user-commands-system.so"
    name="ignition::gazebo::systems::UserCommands">
</plugin>
  • UserCommands 插件负责创建模型、移动模型、删除模型和许多其他用户命令。
<plugin
    filename="libignition-gazebo-scene-broadcaster-system.so"
    name="ignition::gazebo::systems::SceneBroadcaster">
</plugin>

GUI

  • 定义 GUI。 在 标签下，我们指定了与 Ignition 的 GUI 相关的任何内容。
<gui fullscreen="0">
    ...
    ...
</gui>
  • ignition-gui 有很多插件可供选择。
  • 我们将添加使我们的世界启动并运行基本功能所必需的那些。

Scene 3D 插件

  • 例子
<!-- 3D scene -->
<plugin filename="GzScene3D" name="3D View">
    <ignition-gui>
        <title>3D View</title>
        <property type="bool" key="showTitleBar">false</property>
        <property type="string" key="state">docked</property>
    </ignition-gui>

    <engine>ogre2</engine>
    <scene>scene</scene>
    <ambient_light>1.0 1.0 1.0</ambient_light>
    <background_color>0.8 0.8 0.8</background_color>
    <camera_pose>-6 0 6 0 0.5 0</camera_pose>
</plugin>
  • GzScene3D 插件负责显示我们世界的 3D 场景。 它具有以下属性（大多数 GUI 插件都有它们）：
showTitleBar 如果为 true，它将在插件上方显示蓝色标题栏，其名称在 <title> 标签中提及。
state 是插件的状态，它可以使用 docked 停靠在它的位置，也可以是浮动的。
  • 对于渲染引擎，我们可以选择 ogre 或 ogre2。
  • <ambient_light> 和 <background_color> 指定场景的环境和背景颜色。
  • <camera_pose> 指定相机的 X Y Z 位置，然后是其在 Roll Pitch Yaw 中的旋转。

World control插件

  • 例子
<!-- World control -->
<plugin filename="WorldControl" name="World control">
    <ignition-gui>
        <title>World control</title>
        <property type="bool" key="showTitleBar">false</property>
        <property type="bool" key="resizable">false</property>
        <property type="double" key="height">72</property>
        <property type="double" key="width">121</property>
        <property type="double" key="z">1</property>

        <property type="string" key="state">floating</property>
        <anchors target="3D View">
        <line own="left" target="left"/>
        <line own="bottom" target="bottom"/>
        </anchors>
    </ignition-gui>

    <play_pause>true</play_pause>
    <step>true</step>
    <start_paused>true</start_paused>
    <service>/world/world_demo/control</service>
    <stats_topic>/world/world_demo/stats</stats_topic>
</plugin>
  • World control插件负责控制世界。 它的一些属性如下：
<play_pause> 如果为真，我们将在左下角有播放暂停按钮。
<stats_topic> 标签指定发布世界统计数据（如模拟时间和实时时间）的主题。
<start_paused> 如果为真，模拟将在点火开始时暂停。

World stats 插件

  • 例子
<!-- World statistics -->
<plugin filename="WorldStats" name="World stats">
    <ignition-gui>
        <title>World stats</title>
        <property type="bool" key="showTitleBar">false</property>
        <property type="bool" key="resizable">false</property>
        <property type="double" key="height">110</property>
        <property type="double" key="width">290</property>
        <property type="double" key="z">1</property>

        <property type="string" key="state">floating</property>
        <anchors target="3D View">
        <line own="right" target="right"/>
        <line own="bottom" target="bottom"/>
        </anchors>
    </ignition-gui>

    <sim_time>true</sim_time>
    <real_time>true</real_time>
    <real_time_factor>true</real_time_factor>
    <iterations>true</iterations>
    <topic>/world/world_demo/stats</topic>

</plugin>
  • World stats插件负责显示世界统计数据，<sim_time>、<real_time>、<real_time_factor> 和 。
  • 使用这些标签，我们可以选择要显示的值（展开右下角以查看这些值）。
  • 我们可以选择在哪个 上发布这些值。 让我们尝试运行世界并聆听该话题。
  • 新开终端，执行
ign gazebo world_demo.sdf
  • 按下播放按钮并在另一个终端中收听消息：
ign topic -e -t /world/world_demo/stats
  • 效果图

请输入图片描述

Entity tree

  • 例子
<!-- Entity tree -->
<plugin filename="EntityTree" name="Entity tree">
</plugin>
  • 在这个插件中，我们可以看到我们世界的所有实体（模拟中的所有东西都被认为是一个“实体”）。
  • 我们可以看到不同的模型、太阳以及它们的链接、视觉效果和碰撞。

请输入图片描述

  • 它是空白的，因为我们还没有向我们的世界添加任何东西。

  • 有许多有用的ignition-gui插件，例如 Transform control插件，它允许我们操纵世界的不同组件，并平移和旋转实体。

  • 查看本教程，了解如何操作模型。

  • 也可以使用 Ignition 右上角的插件下拉菜单从 GUI 添加插件。

  • 现在我们已经完成了 GUI，让我们为我们的世界添加不同的元素。 不要忘记添加结束标记 。

Light

  • 例子
<light type="directional" name="sun">
    <cast_shadows>true</cast_shadows>
    <pose>0 0 10 0 0 0</pose>
    <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
    <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
    <attenuation>
        <range>1000</range>
        <constant>0.9</constant>
        <linear>0.01</linear>
        <quadratic>0.001</quadratic>
    </attenuation>
    <direction>-0.5 0.1 -0.9</direction>
</light>
  • 指定世界中的光源。 光源的 可以是点光源、定向光源或点光源。
  • 是相对于 relative_to 属性中提到的框架的灯光元素的位置 (x,y,z) 和方向 (roll, pitch, yaw)； 在我们的例子中（relative_to 属性被忽略）它是相对于世界的。<cast_shadows> 当为 true 时，灯光会投射阴影。 和 是漫反射和镜面反射光的颜色。
  • 指定光衰减属性，它们是：
<range> 是光的范围。
<constant> 为常数衰减因子，1 从不衰减，0 完全衰减。
<linear> 是线性衰减因子，1 表示在距离上均匀衰减。
<quadratic> 是二次衰减因子。 它增加了衰减的曲率。
<direction> 为光的方向，仅适用于聚光灯和定向光。

添加模型

  • 我们可以使用已经构建的模型，而不是构建我们自己的模型。

  • Ignition Fuel 拥有数百个可以轻松添加到 Ignition 世界的模型。
    拖拉添加模型

  • 将模型添加到世界通常意味着将它们添加到您的世界 sdf 文件中，但是使用 Fuel，您可以将现有模型直接拖放到场景中。

  • 查看本教程，可以按如下方式添加模型。

Include模型

  • 将模型添加到您的世界的另一种方法是使用模型链接。 访问模型网站。
  • 选择您喜欢的模型，然后单击模型描述页面上的 <> 图标。
  • 这会将 SDF 片段复制到剪贴板，然后将其粘贴到结束 标记上方的世界中，如下所示：
<include>
    <uri>
    https://fuel.ignitionrobotics.org/1.0/OpenRobotics/models/Coke
    </uri>
</include>

下载模型

  • 以上的方法在运行时下载您的模型。
  • 要永久保存模型，您可以从模型网站下载，然后像这样引用它：
<include>
    <uri>
    model://Coke
    </uri>
</include>
  • 我们需要将 SDF_PATH 和 IGN_FILE_PATH 环境变量设置为模型的父文件夹。
  • 例如，我们的目录如下所示：
world_tutorial<br/>
├── Coke <br/>
└── world_demo.sdf
  • 然后我们必须将它设置为 world_tutorial 目录，如下所示：
export SDF_PATH="~/world_tutorial"    
export IGN_FILE_PATH="~/world_tutorial"
  • 运行世界
ign gazebo world_demo.sdf
  • 您应该在世界起源中看到模型。 您还可以使用 标签设置其坐标。
  • 效果图

请输入图片描述

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标签: ignition入门教程