实验四 蓝桥ROS1三维建模与仿真 适用kinetic/melodic/noetic

需要先完成实验1+2+3,不要直接看本实验。

实验三补充:


要求:

自定义机器人3D模型,创建一个URDF文件、xacro文件、Gazebo仿真

环境:

www.lanqiao.cn/courses/854


记录:

实验四补充

由于时间紧,实验复习聚焦到urdf+Gazebo。

tree:

shiyanlou:urdf/ $ roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=07-physics.urdf 

urdf:

<?xml version="1.0"?>
<robot name="physics">

<material name="blue">
    <color rgba="0 0 0.8 1"/>
  </material>
  <material name="black">
    <color rgba="0 0 0 1"/>
  </material>
  <material name="white">
    <color rgba="1 1 1 1"/>
  </material>

  <link name="base_link">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length="0.6" radius="0.2"/>
      </geometry>
      <material name="blue"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <cylinder length="0.6" radius="0.2"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="10"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <link name="right_leg">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.6 0.1 0.2"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0 0 -0.3"/>
      <material name="white"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <box size="0.6 0.1 0.2"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0 0 -0.3"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="10"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>
  <joint name="base_to_right_leg" type="fixed">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="right_leg"/>
    <origin xyz="0 -0.22 0.25"/>
  </joint>

  <link name="right_base">
    <visual>
      <geometry>
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      </geometry>
      <material name="white"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <box size="0.4 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="10"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_base_joint" type="fixed">
    <parent link="right_leg"/>
    <child link="right_base"/>
    <origin xyz="0 0 -0.6"/>
  </joint>

  <link name="right_front_wheel">
    <visual>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
      <material name="black"/>
    </visual>
    <collision>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">
    <axis rpy="0 0 0" xyz="0 1 0"/>
    <parent link="right_base"/>
    <child link="right_front_wheel"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0.133333333333 0 -0.085"/>
  </joint>

  <link name="right_back_wheel">
    <visual>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
      <material name="black"/>
    </visual>
    <collision>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">
    <axis rpy="0 0 0" xyz="0 1 0"/>
    <parent link="right_base"/>
    <child link="right_back_wheel"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="-0.133333333333 0 -0.085"/>
  </joint>

  <link name="left_leg">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.6 0.1 0.2"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0 0 -0.3"/>
      <material name="white"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <box size="0.6 0.1 0.2"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0 0 -0.3"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="10"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="base_to_left_leg" type="fixed">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="left_leg"/>
    <origin xyz="0 0.22 0.25"/>
  </joint>

  <link name="left_base">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.4 0.1 0.1"/>
      </geometry>
      <material name="white"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <box size="0.4 0.1 0.1"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="10"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_base_joint" type="fixed">
    <parent link="left_leg"/>
    <child link="left_base"/>
    <origin xyz="0 0 -0.6"/>
  </joint>

  <link name="left_front_wheel">
    <visual>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
      <material name="black"/>
    </visual>
    <collision>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">
    <axis rpy="0 0 0" xyz="0 1 0"/>
    <parent link="left_base"/>
    <child link="left_front_wheel"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0.133333333333 0 -0.085"/>
  </joint>

  <link name="left_back_wheel">
    <visual>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
      <material name="black"/>
    </visual>
    <collision>
      <origin rpy="1.57075 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <cylinder length="0.1" radius="0.035"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">
    <axis rpy="0 0 0" xyz="0 1 0"/>
    <parent link="left_base"/>
    <child link="left_back_wheel"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="-0.133333333333 0 -0.085"/>
  </joint>

  <joint name="gripper_extension" type="prismatic">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="gripper_pole"/>
    <limit effort="1000.0" lower="-0.38" upper="0" velocity="0.5"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0.19 0 0.2"/>
  </joint>

  <link name="gripper_pole">
    <visual>
      <geometry>
        <cylinder length="0.2" radius="0.01"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0 " xyz="0.1 0 0"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <cylinder length="0.2" radius="0.01"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0 1.57075 0 " xyz="0.1 0 0"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.05"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_gripper_joint" type="revolute">
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <limit effort="1000.0" lower="0.0" upper="0.548" velocity="0.5"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0.2 0.01 0"/>
    <parent link="gripper_pole"/>
    <child link="left_gripper"/>
  </joint>

  <link name="left_gripper">
    <visual>
      <origin rpy="0.0 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger.dae"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger.dae"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0.0 0 0" xyz="0 0 0"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.05"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_tip_joint" type="fixed">
    <parent link="left_gripper"/>
    <child link="left_tip"/>
  </joint>

  <link name="left_tip">
    <visual>
      <origin rpy="0.0 0 0" xyz="0.09137 0.00495 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger_tip.dae"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger_tip.dae"/>
      </geometry>
      <origin rpy="0.0 0 0" xyz="0.09137 0.00495 0"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.05"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_gripper_joint" type="revolute">
    <axis xyz="0 0 -1"/>
    <limit effort="1000.0" lower="0.0" upper="0.548" velocity="0.5"/>
    <origin rpy="0 0 0" xyz="0.2 -0.01 0"/>
    <parent link="gripper_pole"/>
    <child link="right_gripper"/>
  </joint>

  <link name="right_gripper">
    <visual>
      <origin rpy="-3.1415 0 0" xyz="0 0 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger.dae"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger.dae"/>
      </geometry>
      <origin rpy="-3.1415 0 0" xyz="0 0 0"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.05"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_tip_joint" type="fixed">
    <parent link="right_gripper"/>
    <child link="right_tip"/>
  </joint>

  <link name="right_tip">
    <visual>
      <origin rpy="-3.1415 0 0" xyz="0.09137 0.00495 0"/>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger_tip.dae"/>
      </geometry>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <mesh filename="package://urdf_tutorial/meshes/l_finger_tip.dae"/>
      </geometry>
      <origin rpy="-3.1415 0 0" xyz="0.09137 0.00495 0"/>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="0.05"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <link name="head">
    <visual>
      <geometry>
        <sphere radius="0.2"/>
      </geometry>
      <material name="white"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <sphere radius="0.2"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="2"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="head_swivel" type="continuous">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="head"/>
    <axis xyz="0 0 1"/>
    <origin xyz="0 0 0.3"/>
  </joint>

  <link name="box">
    <visual>
      <geometry>
        <box size="0.08 0.08 0.08"/>
      </geometry>
      <material name="blue"/>
      <origin xyz="-0.04 0 0"/>
    </visual>
    <collision>
      <geometry>
        <box size="0.08 0.08 0.08"/>
      </geometry>
    </collision>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="tobox" type="fixed">
    <parent link="head"/>
    <child link="box"/>
    <origin xyz="0.1814 0 0.1414"/>
  </joint>

</robot>

launch:

<launch>

  <arg name="model" default="$(find urdf_tutorial)/urdf/r2d2.xacro"/>
  <arg name="gui" default="true" />
  <arg name="rvizconfig" default="$(find urdf_tutorial)/rviz/urdf.rviz" />

  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro.py $(arg model)" />
  <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>

  <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
  <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
  <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(arg rvizconfig)" required="true" />

</launch>

Gazebo: 

xacro

sudo apt install ros-kinetic-xacro

gazebo环境


思考:

1. 仿真一个四轮小机器人:

代码参考:gitcode.net/ZhangRelay/ros_book

效果如下

2. 仿真案例学习:

代码参考:gitcode.net/ZhangRelay/urdf_tutorial

效果如下


ROS 中使用 `roslaunch` 时遇到 `Resource not found` 错误,通常表示系统无法定位到所需的包、节点或 launch 文件。以下是针对此问题的详细排查解决方案: ### 包路径工作区配置 确保目标包存在于 ROS 工作区中,并且已通过 `source` 激活环境。使用 `rospack find` 命令验证包是否被正确识别。例如: ```bash rospack find mastering_ros_demo_package ``` 如果未返回包路径,说明该包未被 ROS 系统识别。此时应检查工作区是否已完成编译,并运行以下命令激活环境: ```bash source ~/catkin_ws/devel/setup.bash ``` 此外,确认 `ROS_PACKAGE_PATH` 环境变量是否包含工作区的 `src` 路径: ```bash echo $ROS_PACKAGE_PATH ``` 若未包含,需重新运行 `source` 命令或手动添加路径 [^2]。 ### Launch 文件路径权限 确保 `.launch` 文件位于包的 `launch` 目录下,并且文件名拼写正确。例如,`demo_topic_publisher.launch` 应位于 `mastering_ros_demo_package/launch/` 路径中。使用以下命令检查文件是否存在: ```bash ls ~/catkin_ws/src/mastering_ros_demo_package/launch/ ``` 同时,确认文件具有可读权限: ```bash chmod +r ~/catkin_ws/src/mastering_ros_demo_package/launch/demo_topic_publisher.launch ``` ### 依赖项缺失 rosdep 安装 如果包依赖项未正确安装,也可能导致资源未找到错误。使用 `rosdep` 自动安装缺失依赖: ```bash rosdep install --from-paths src --ignore-src -y ``` 此命令会解析 `package.xml` 文件中声明的依赖项并尝试安装。若 `rosdep` 报告某个依赖(如 `opencv2`)无法识别,需手动安装该库或调整 `package.xml` 中的依赖项 [^2]。 ### ROS 版本兼容性控制器插件 如果使用的是 ROS Noetic 或其他版本,某些控制器插件可能需要单独安装。例如,安装 `effort-controllers` 和 `velocity-controllers` 插件: ```bash sudo apt-get install ros-noetic-effort-controllers sudo apt-get install ros-noetic-velocity-controllers ``` 确保使用的 ROS 版本插件兼容,并检查官方文档以获取正确的安装方式 [^3]。 ### 使用自动化工具简化安装流程 在特定环境下(如蓝桥ROS),可以使用自动化安装脚本提高效率。例如,使用 `fishros` 一键安装工具: ```bash mkdir -p /tmp/fishinstall/tools wget http://fishros.com/install/install1s/install.py -O /tmp/fishinstall/install.py source /etc/profile ``` 此方法适用于快速部署环境,避免手动配置依赖项 [^4]。 ### 调试日志分析 运行 `roslaunch` 时添加 `--screen` 参数可查看详细输出信息,有助于定位问题: ```bash roslaunch mastering_ros_demo_package demo_topic_publisher.launch --screen ``` 此外,使用 `rospack profile` 更新包缓存,确保系统识别最新的包结构: ```bash rospack profile ``` ### package.xml 文件检查 确保 `package.xml` 文件中没有语法错误或无效依赖项。例如,缺失 `<build_depend>` 或 `<exec_depend>` 标签会导致依赖项解析失败。应确保所有依赖项都已正确声明,并系统中安装的库匹配 [^2]。 ---
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