教程 | 阿克曼结构移动机器人的gazebo仿真(二)

本教程详细介绍了如何配置阿克曼结构移动机器人的gazebo仿真,包括xacro文件的修改、传动装置的添加和gazebo插件的设置,如ros_control、激光雷达和摄像头等。在配置完成后,将进一步配置controllers以实现机器人的运动控制。

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第二章、配置xacro文件

0.前言

上一节已经将urdf导出来了,这一节需要配置一下xacro文件。先看一下导出的功能包在gazebo以及rviz中显示的效果。

将功能包放进工作空间进行编译,source一下环境,先看gazebo:

roslaunch tianracer_description gazebo.launch

可以看到模型已经加载到gazebo中的empty_world中了,此时模型还是白板,稍后可对颜色进行配置。

再看rviz,先修改tianracer_description/launch中的 arg name="gui" default="False"改为arg name="gui" default="True"

roslaunch tianracer_description display.launch

此时左侧会出现joint_state_publisher的可视化窗口,拖动上边的动态条即可控制小车的每个关节。

1.添加传动装置

新建tianracer_description.xacro文件,将urdf文件中的代码复制过来,并对其进行修改。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<robot name="tianracer"  xmlns:xacro="http://ros.org/wiki/xacro">


<link name="base_link">
</link>
<link name="chassis">
    <inertial>
      <origin
        xyz="0.0623235722457065 0.0014584636628485 0.0350371599032402"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="5" />
     <inertia ixx="0.010609" ixy="0"          ixz="0"
                          iyy="0.050409"   iyz="0"
                                           izz="0.05865" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh filename="package://tianracer_description/meshes/base_link.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.792156862745098 0.819607843137255 0.933333333333333 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://tianracer_description/meshes/base_link.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint name="base_link_joint" type="fixed">
        <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />        
        <parent link="base_link"/>
        <child link="chassis" />
    </joint> 
 <link
    name="left_steering_hinge">
    <inertial>
      <origin
        xyz="0.00160901052986848 0.00421500740928921 0.000999991873067492"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.34" />
      <inertia
        ixx="4E-06"
        ixy="0"
        ixz="0"
        iyy="4E-06"
        iyz="0"
        izz="4E-06" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://tianracer_description/meshes/left_steering_hinge.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="1 1 1 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://tianracer_description/meshes/left_steering_hinge.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
  <joint
    name="left_steering_hinge_joint"
    type="revolute">
    <origin
      xyz="0.1237 0.070647 0.0235"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="base_link" />
    <child
      link="left_steering_hinge" />
    <axis
      xyz="0 0 1" />
    <limit
      lower="-0.6"
      upper="0.6"
      effort="10"
      velocity="1000" />
  </joint>

  <link
    name="left_front_wheel">
    <inertial>
      <origin
        xyz="-1.16652756898539E-10 0.000722301233977055 -0.000982991824011559"
        rpy="0 0 0" />
      <mass
        value="0.7" />
     <inertia ixx="0.00026046" ixy="0"          ixz="0"
                            iyy="0.00026046" iyz="0"
                                             izz="0.00041226" />
    </inertial>
    <visual>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://tianracer_description/meshes/left_front_wheel.STL" />
      </geometry>
      <material
        name="">
        <color
          rgba="0.792156862745098 0.819607843137255 0.933333333333333 1" />
      </material>
    </visual>
    <collision>
      <origin
        xyz="0 0 0"
        rpy="0 0 0" />
      <geometry>
        <mesh
          filename="package://tianracer_description/meshes/left_front_wheel.STL" />
      </geometry>
    </collision>
  </link>
 <joint
    name="left_front_wheel_joint"
    type="continuous">
    <origin
      xyz="0 0.015649 0"
      rpy="0 0 0" />
    <parent
      link="left_steering_hinge" />
    <child
      link="left_front_wheel" />
    <axi
### Gazebo阿克曼小车路径规划仿真设置与实现 #### 配置本地代价地图尺寸 为了在 Gazebo 中实现阿克曼小车的路径规划,首先需要配置本地代价地图(local costmap)的宽度和高度。这决定了机器人周围环境感知区域的大小,类似于在 Turtlebot Stage Simulator 中看到的情况[^1]。 ```yaml local_costmap: width: 6.0 # 设置本地代价地图的宽度 height: 6.0 # 设置本地代价地图的高度 ``` #### 基础局部规划器参数调整 基础局部规划器(Base Local Planner)对于非全向移动(non-holonomic)的阿克曼车辆至关重要。通过修改其配置文件中的速度和加速度参数来适应特定类型的机器人运动特性。 ```yaml base_local_planner_params: max_vel_x: 0.5 # 最大线速度 min_vel_x: -0.2 # 最小线速度 max_rotational_vel: 0.8 # 最大角速度 acc_lim_theta: 3.2 # 角度加速度限制 acc_lim_x: 2.5 # 线性加速度限制 ``` #### 创建自定义插件或使用现有工具包 针对阿克曼驱动的小车,在 ROS 和 Gazebo 生态系统中有专门设计的支持库可以帮助简化开发过程。例如 `ackermann_vehicle` 或者其他类似的软件包提供了预构建的功能模块用于快速搭建实验平台。 #### 实现路径规划算法集成 最后一步是将选定的全局/局部路径规划算法集成为整个系统的组成部分。可以考虑采用 Dijkstra、A* 或 RRT 等经典方法作为起点,并根据实际需求进一步优化性能表现。
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