7.1 编写插件-插件101

最新推荐文章于 2025-05-29 06:51:56 发布

jackkang01

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分类专栏：计算机文章标签： Gazebo C++ 插件

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本文介绍如何使用Gazebo开发插件，包括插件的类型、设计、编译和使用方法。Gazebo插件能帮助开发者控制仿真的各个方面，如模型运动、传感器信息等。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

概述

插件是一段代码，它被编译为一个共享库，并插入到仿真中。这个插件可以通过标准的C++类直接访问Gazebo的所有功能。

插件是有用的，因为它们：

让开发人员控制Gazebo的任何一个方面
是独立的程序，很容易共享
可以从一个正在运行的系统中插入和删除

以前版本的Gazebo使用了控制器。它们的行为方式与插件类似，但被静态编译为Gazebo。插件更加灵活，允许用户选择他们在仿真中包含的功能。

你应该使用一个插件，当：

你想通过编程来改变一个仿真

移动模型，对事件作出响应，在给定的前提条件下插入新模型

如果没有传输层的开销，您需要一个快速接口到gazebo。

没有对消息进行序列化和反序列化。

你有一些可以让别人受益的代码并且想要分享它

插件类型

目前有6种插件

世界
模型
传感器
系统
视觉
GUI

每个插件类型由Gazebo的不同组件管理。例如，在Gazebo中附加了一个模型插件并控制了一个特定的模型。类似地，一个世界插件连接到一个世界，一个传感器插件到一个特定的传感器。系统插件是在命令行上指定的，并且在Gazebo启动时首先加载。这个插件让用户可以控制启动过程。

应该根据需要的功能选择插件类型。使用一个世界插件来控制世界的属性，例如物理引擎，环境照明等等。使用一个模型插件来控制关节，以及一个模型的状态。使用传感器插件来获取传感器信息和控制传感器属性。

Hello World插件

插件的设计很简单。一个简单的骨骼世界插件包含一个有一些成员函数的类。

首先，如果您从debians安装了Gazebo，请确保您已经安装了Gazebo开发文件。如果您从源代码安装了Gazebo，那么您可以忽略这一步。如果你有一个除gazebo6以外的版本，用你所拥有的版本号替换6。

sudo apt-get install libgazebo6-dev

接下来，为新插件创建一个目录和一个a.cc文件：

$ mkdir ~/gazebo_plugin_tutorial

$ cd ~/gazebo_plugin_tutorial

$ gedit hello_world.cc

把下面的内容复制到hello_world.cc：

#include <gazebo/gazebo.hh>
 
namespace gazebo
{
  classWorldPluginTutorial : public WorldPlugin
  {
    public:WorldPluginTutorial() : WorldPlugin()
            {
printf("Hello World!\n");
            }
 
    public:void Load(physics::WorldPtr _world, sdf::ElementPtr _sdf)
            {
            }
  };
 GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN(WorldPluginTutorial)
}

上面的代码也位于Gazebo的源代码中：examples/plugins/hello_world/hello_world.cc，以及适当的CMakeLists.txt文件。（http://bitbucket.org/osrf/gazebo/src/gazebo6/examples/plugins/hello_world）

代码解释

#include <gazebo/gazebo.hh>

namespace gazebo

{

gazebo/gazebo.hh文件包含一组基本的gazebo函数。它不包括gazebo/physics/physics.hh，gazebo/rendering/rendering.hh，gazebo/sensors/sensors.hh。这些应该包括在案例的基础上。所有插件必须在gazebo命名空间中。

classWorldPluginTutorial : public WorldPlugin

{

public:WorldPluginTutorial() : WorldPlugin()

{

printf("Hello World!\n");

}

每个插件都必须从一个插件类型继承，在这个例子中是WorldPlugin类。

public:void Load(physics::WorldPtr _world, sdf::ElementPtr _sdf)

{

}

唯一的强制函数是Load，它接收到一个SDF元素，该元素包含在装载的SDF文件中指定的元素和属性。

GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN(WorldPluginTutorial)

最后，插件必须使用GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN宏在模拟器上注册。这个宏的唯一参数是plugin类的名称。每个插件类型都有对应的寄存器宏：GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN、GZ_REGISTER_SENSOR_PLUGIN、GZ_REGISTER_GUI_PLUGIN、GZ_REGISTER_SYSTEM_PLUGIN和GZ_REGISTER_VISUAL_PLUGIN。

下面的部分包含了如何编译这个插件的说明。

编译插件

请确保安装了gazebo。

要编译上面的插件，创建~/gazebo_plugin_tutorial/CMakeLists.txt：

$ gedit ~/gazebo_plugin_tutorial/CMakeLists.txt

复制下面的CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)
 
find_package(gazebo REQUIRED)
include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})
list(APPEND CMAKE_CXX_FLAGS"${GAZEBO_CXX_FLAGS}")
 
add_library(hello_world SHARED hello_world.cc)
target_link_libraries(hello_world${GAZEBO_LIBRARIES})

在gazebo6中新出现：现在所有的下游软件都需要C++11标志来针对gazebo的编译。这是在以下一行完成的：

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS}${GAZEBO_CXX_FLAGS}")

创建构建目录

$ mkdir ~/gazebo_plugin_tutorial/build

$ cd ~/gazebo_plugin_tutorial/build

编译代码

$ cmake ../

$ make

编译将产生一个共享库，~/gazebo_plugin_tutorial/build/libhello_world.so。因此，这可以插入到Gazebo仿真中。

最后，将您的库路径添加到GAZEBO_PLUGIN_PATH：

$ exportGAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PLUGIN_PATH}:~/gazebo_plugin_tutorial/build

注意：这只改变了当前shell的路径。如果你想在你打开的每一个新模板中使用你的插件，请把上面一行附加到~/.bashrc文件。

使用插件

一旦您有了一个作为共享库编译的插件（见上面），您可以将它附加到一个SDF文件中的一个世界或模型（参见SDF文档以获得更多信息）。在启动时，Gazebo会解析SDF文件，定位插件，并加载代码。重要的是，Gazebo能够找到插件。要么是指定插件的完整路径，要么是插件存在于GAZEBO_PLUGIN_PATH环境变量的一个路径中。

SDF文档：http://gazebosim.org/sdf.html

创建一个世界文件并将下面的代码复制到其中。示例世界文件也可以在examples/plugins/hello_world/hello.world中找到。

（https://bitbucket.org/osrf/gazebo/src/gazebo6/examples/plugins/hello_world/hello.world）

$ gedit ~/gazebo_plugin_tutorial/hello.world

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.4">
<world name="default">
<plugin name="hello_world"filename="libhello_world.so"/>
</world>
</sdf>

现在用gzserver打开它：

$ gzserver ~/gazebo_plugin_tutorial/hello.world--verbose

您应该看到类似的输出：

Gazebo multi-robot simulator, version 6.1.0

Copyright (C) 2012-2015 Open Source RoboticsFoundation.

Released under the Apache 2 License.

http://gazebosim.org

[Msg] Waiting for master.

[Msg] Connected to gazebo master @ http://127.0.0.1:11345

[Msg] Publicized address: 172.23.1.52

Hello World!