Solidworks联合gazebo搭建仿真环境

gazebo的模型库里已经有很多模型了，但是如果要制作自己的模型，还是在Solidworks上比较方便，本文将介绍怎么将Solidworks的模型导入到gazebo中。

一、安装URDF插件

进入官网下载，正常安装，在Solidworks的工具->Tools->Export as URDF可以找到。

二、准备工作

首先在Solidworks画好装配体，给需要单独处理的配件设置坐标系(装配体->参考几何体，先确定原点，再确定xyz轴)。比如说这里我想给圆环蓝色，给挡板黄色，就需要单独设置支架、挡板和圆环的坐标系。

三、导出URDF文件

首先确定base_link，这里选择支架，设置base_link的坐标系，设置child link的个数，这里是两个(圆环和挡板)，右键base_link可以Add Child Link。

设置child link、Joint的名称以及坐标系，设置节点的类型(我这里是fixed，因为不需要转动)，确认无误后，点击Preview and Export，进入导出配置界面。

这里主要看坐标系(有时候系统会改掉)，没有问题的话点击Next，点击Export URDF and Meshes，注意文件名不要有中文，把.SLDASM也去掉。

四、进入Ubuntu查看效果

首先把生成的源码放在工作空间目录(catkin_ws/src)下面，编译工作空间，接着输入命令

roslaunch circle_test display.launch

打开rviz，修改极坐标，增加机器人模型显示插件，就可以查看模型了，此时模型的颜色都是一样的，Solidworks所设置的颜色并不会被保存下来。

要是想修改模型颜色，可以进入urdf文件夹打开urdf文件，修改配件对应的rgba(其中a代表不透明度)蓝色可以设置成0 0 1 1，黄色可以设置成1 1 0 1。

五、转换SDF格式

gazebo只能识别SDF格式，在urdf文件终端下输入

gz sdf -p circle_test.urdf > circle_test.sdf

可以发现sdf文件生成了

在PX4-Autopilot/Tools/sitl_gazebo/models/目录创建一个新的文件夹，将上一步生成的sdf文件，以及urdf功能包中的meshes文件夹复制进去，再创建一个model.config的文件，如图：

model.config里面定义了需要加载的sdf文件名，以及可注明作者信息等，代码如下：

<?xml version="1.0" ?>
<model><name>circle_test</name><version>1.0</version><sdf version="1.6">circle_test.sdf</sdf><author><name>kang</name><email>kang@163.com</email></author><description></description>
</model>

打开gazebo，可以在Insert的本地目录找到刚才搭建的模型。

sdf文件一开始也不包括颜色信息，需要自行添加，这里设置支架为黑色

 <visual name='base_link_visual'><pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_test/meshes/base_link.STL</uri></mesh></geometry><material><script><uri>__default__</uri><name>Gazebo/Black</name></script></material> </visual>

最后gazebo的显示效果如图所示

六、把模型放到world中

将sdf的内容复制到world文件下，修改model name，通过下面的代码设置模型在world中的位置和方向

      <model name='circle_test_1'><pose frame=''>-0.4 6.5 0 0 -0 -1.57</pose> <scale>1 1 1</scale><link name='link'><pose frame=''>-0.4 6.5 0 0 -0 -1.57</pose><velocity>0 0 0 0 -0 0</velocity><acceleration>0 0 0 0 -0 0</acceleration><wrench>0 0 0 0 -0 0</wrench></link></model>

在放置模型的过程中，我想把模型给悬浮在空中，通过在每个model末尾添加<static>1</static>实现。

<model name='circle_100_7'><link name='base_link'><pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose><inertial><pose frame=''>0.009851 -0 0.622144 0 -0 0</pose><mass>6.3074</mass><inertia><ixx>1.75297</ixx><ixy>-1.10699e-18</ixy><ixz>0.00673159</ixz><iyy>1.44277</iyy><iyz>1.55322e-16</iyz><izz>0.317581</izz></inertia></inertial><collision name='base_link_collision'><pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/base_link.STL</uri></mesh></geometry></collision><collision name='base_link_fixed_joint_lump__Circle_collision_1'><pose frame=''>0 0 1.07 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/Circle.STL</uri></mesh></geometry></collision><collision name='base_link_fixed_joint_lump__rect_collision_2'><pose frame=''>0 0 0.35 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/rect.STL</uri></mesh></geometry></collision><visual name='base_link_visual'><pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/base_link.STL</uri></mesh></geometry><material><script><uri>__default__</uri><name>Gazebo/Black</name></script></material> </visual><visual name='base_link_fixed_joint_lump__Circle_visual_1'><pose frame=''>0 0 1.07 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/Circle.STL</uri></mesh></geometry><material><script><uri>__default__</uri><name>Gazebo/Blue</name></script></material> </visual><visual name='base_link_fixed_joint_lump__rect_visual_2'><pose frame=''>0 0 0.35 0 -0 0</pose><geometry><mesh><scale>1 1 1</scale><uri>model://circle_100/meshes/rect.STL</uri></mesh></geometry><material><script><uri>__default__</uri><name>Gazebo/Yellow</name></script></material> </visual></link><static>1</static></model>

七、使模型位置可变

当需要障碍物的位置随机或者一直在移动，就需要用到这个功能。

1.编写生成插件的源文件set_position.cc

先新建一个目录set_position，里面存放源文件set_position.cc。

#include <functional>
#include <gazebo/gazebo.hh>
#include <gazebo/physics/physics.hh>
#include <gazebo/common/common.hh>
#include <ignition/math/Vector3.hh>
#include <cmath>float xx,yy,zz;namespace gazebo
{class Set_position1 : public ModelPlugin{public: void Load(physics::ModelPtr _parent, sdf::ElementPtr /*_sdf*/){// Store the pointer to the modelthis->model = _parent;//使用PoseAnimation类实例化一个对象，然后通过三个参数可设置运动模型名称，运动持续时间以及是否循环执行gazebo::common::PoseAnimationPtr anim(new gazebo::common::PoseAnimation("test", 1.0, false)); //声明一个控制模型位姿的对象gazebo::common::PoseKeyFrame *key;xx = -0.5 + (rand()%100)/100.0;yy = -0.5 + (rand()%100)/100.0;zz = -0.5 + (rand()%100)/100.0;//设置模型到达某位姿的时刻key = anim->CreateKeyFrame(0);key->Translation(ignition::math::Vector3d(6.5, 0.4, 1.5));key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, M_PI));key = anim->CreateKeyFrame(1);key->Translation(ignition::math::Vector3d(6.5+xx, 0.4+yy, 1.5+zz));key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, M_PI));_parent->SetAnimation(anim);}// Pointer to the modelprivate: physics::ModelPtr model;// Pointer to the update event connectionprivate: event::ConnectionPtr updateConnection;};// Register this plugin with the simulatorGZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN(Set_position1)
}

这个代码的功能是在以1为边长，(6.5，0.4，1.5)为中心的正方体内随机生成一个点作为模型的中心，模型在一秒钟的时间从(6.5，0.4，1.5)移动到这个随机位置。

2.编写CMakeLists.txt文档

在目录set_position下新建一个CMakeLists.txt文档，内容如下。

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS system)
include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${Boost_LIBRARY_DIRS})find_package(Protobuf REQUIRED)
find_package(gazebo REQUIRED)set (CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${GAZEBO_CXX_FLAGS}")include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})# 使用set_position_1.cc源文件生成插件
add_library(set_position SHARED set_position.cc)# 在生成插件过程中需要使用到的gazebo库文件
target_link_libraries(set_position_1 ${GAZEBO_LIBRARIES} ${Boost_LIBRARIES})

3.编译

在set_position目录下，新建一个build目录然后进入buid目录右键打开终端，输入【cmake ..】命令，然后再输入【make】命令就会在build目录生成一个libset_position.so库文件。

4.使用插件

在world文件中的<static>1</static>前面添加下面的代码：

<plugin name="set" filename="libset_position.so"/>

同时将生成的set_position_box.so文件放在gazebo默认的库目录（/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-9/plugins），由于权限问题，我们在build文件中使用sudo命令复制：

sudo cp ./libset_position.so /usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-9/plugins/libset_position.so

这个时候运行world打开gazebo，就可以看到模型的运动了。