「 Gazebo仿真」地图创建、多模型显示、基本指令

一、前言

小白最近在Gazebo仿真平台中更换了使用.txt生成的虚拟物理地图（非刚体），并在新的环境布置多个物体，将过程记录下来分享。

首先知道地图由二部分构成，一部分是在物理环境中实际的接触形状（.txt文件描述，由灰度图像生成），另一部分是可视化形状，即模型的贴纸（.png文件描述，主要包括颜色和纹理）。在实际操作中，我们当然会将这两部分设置一致，图片的分辨率越高越好。

二、如何生成/修改地图

（1）查看Params文件夹的**.yaml文件，如：simulate_params.yaml，得知目前仿真平台使用的地图文件名，例如：

# topics
heightmap_name     : "./models/height_map/materials/textures/flats_mars.png"
mechanicalmap_name : "XXX"

代码中，flats_mars.png为地图名称。

（2）在world文件夹的.word文件中，声明地图信息，例如：

<actor name="model"><pose>0 0 0  0 0 0</pose><link name="link"><visual name="visual_abcedf"><geometry><heightmap>
<uri>model://height_map/materials/textures/flats_mars.png</uri><size>123.5 123.5 5</size><pos>0 0 0</pos><texture><diffuse>model://height_map/materials/textures/colormap.jpg</diffuse>
<normal>model://height_map/materials/textures/sand_nor1.png</normal><size>123.5</size></texture></heightmap></geometry></visual></link></actor><include><uri>model://my_robot</uri></include>

其中，/my_robot保存了使用的.sdf模型文件，告诉世界需要显示的模型；colormap.jpg文件为地图模型的RGB颜色贴纸；sand_nor1.png文件为地图的纹理贴纸，注意此文件的颜色需要设置为如下：

地图尺寸为(123.5*2, 123.5*2, 5)。

（3）生成.txt文件是全过程的关键环节，此处不详尽展示代码。主要思想为，在scripts文件夹下的创建 **.py文件，如：generate_terrain.py，编写生成.txt文件的代码。

1）首先，打开第一步设置好的.yaml文件，这里有指向地图的灰度图片，此图片为三维地图在二维上的投影，可通过此图在代码（需要单独编下，在下一步讲解）中还原三维地图模型。事例代码如下：

import sysimport cv2import numpy as npimport yamlyaml1=open('./params/simulate_params.yaml')yaml_data=yaml.load(yaml1)map_name=yaml_data['heightmap_name']

2）然后，设置地图整体的尺寸，例如：

height_map=cv2.imread(map_name,cv2.IMREAD_UNCHANGED)height_map=(height_map).astype('float')height_map=height_map*5/255    //z高度height_map=height_map[::-1,:]x_start=-123.5/2    //x半宽度x_end=123.5/2       y_start=-123.5/2    //y半宽度y_end=123.5/2

需要注意的是，代码中的x和y的长度为123.5*2，高度为5。

3）接下来，确定Map地图的每一个点的n个属性元素，x,y,z以及n-3个地面力学的参数，可数学描述为n维张量。

4）通过循环编写MAP地图的 .txt文件。如下：

with open("./data/terrain_data_big.txt",'w') as f:f.write(str(x_0))f.write('\n')f.write(str(y_0))f.write('\n')f.write(str(x_step))f.write('\n')f.write(str(x_step))f.write('\n')f.write(str(Node_Coef))f.write('\n')for i in range(513):for j in range(513):for k in range(10):f.write(str(terrain_map[k,j,i]))f.write('\n')

5）最后，在终端跳转到 catkin_ws/src/(项目文件名) 文件夹下，执行上一步写好的 .py 代码，指令如下：

python ./scripts/generate_terrain.py

按照事例，生成的地图文件存放于data文件夹。

三、如何在世界中显示新的模型

需要将模型文件（如 Rover.sdf）保存至models文件夹，然后在世界文件**.world中添加如下代码即可：

<!--<include><uri>model://Rover</uri>    <pose>5 2 2 0 0 0</pose><static>0</static>
</include> -->

如上，在世界地图中添加了名为Rover的模型。值得注意的是<static>1<static>表示固定在世界中的静态模型，<static>0<static>表示相对于世界的动态模型。

四、其它相关指令

（1）绘制Gazebo仿真中数据的图像。使用代码指令如下，在弹出的窗口中选者话题即可。

rqt_plot

（2）查看仿真中，正在执行的话题。指令代码如下：

rostopic list

（3）查看仿真中某一话题具体传输的数据。指令代码如下：

 rostopic echo /（话题名）eg:rostopic echo /ft_sensor_topic_l

五、Joint知识

在Joint中，parent是相对静止的对象，child为运动的对象，插件plugin会自动安装在动的对象上，具体实例：

parent为电机，child为车轮，如果增加力传感器，则会自动添加到车轮上，但我们实际想获得电机（轮轴）的受力情况，为解决此问题，一种方法为使用基于车轮滚动角度的坐标转换。