Gazebo之Sensors简介

lida2003

已于 2024-08-05 15:56:51 修改

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分类专栏： Physics 文章标签：经验分享

于 2024-08-04 10:46:02 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lida2003/article/details/140903091

Gazebo之Sensors简介

1. 源由
2. 初步准备
3. 传感器
4. Lidar 避障
5. Gazebo 启动
- Step 1:
- Step 2:
6. 参考资料

1. 源由

本章将学习如何将传感器添加到机器人仿真世界中。

典型的三种不同传感器：IMU传感器、接触传感器和激光雷达传感器。
同时，还将学习如何使用 gz launch 通过一个文件启动多个任务。

2. 初步准备

默认插件不会加载。因此，在添加传感器之前，首先需要添加一些逻辑上的默认设置，以便使用 GZ GUI：

<sdf version='1.9'>
  <world name='demo'>
    <plugin
        filename="gz-sim-physics-system"
        name="gz::sim::systems::Physics">
    </plugin>
    <plugin
        filename="gz-sim-scene-broadcaster-system"
        name="gz::sim::systems::SceneBroadcaster">
    </plugin>

    <!-- ... -->

测试资料：SnapLearnGazebo/lesson_02_sensor

3. 传感器

使用 moving_robot.sdf 作为基础SDF文件，创建一个新的文件 sensor_tutorial.sdf，在上面逐步添加上述传感器。

3.1 IMU 传感器

惯性测量单元 (IMU) 输出三个轴 (X, Y, Z) 的角速度和三个轴上的线性加速度。

Step 1: 引用 IMU 传感器

在标签下添加以下代码：

<plugin filename="gz-sim-imu-system"
        name="gz::sim::systems::Imu">
</plugin>

Step 2: 添加 IMU 传感器

添加到机器人世界中：

<always_on> 如果为 true，传感器将始终根据更新速率进行更新。
<update_rate> 生成传感器数据的频率。
如果为 true，传感器将在 GUI 中可视化。
发布数据的主题名称。

注：并非所有传感器都支持所有标签。

<sensor name="imu_sensor" type="imu">
    <always_on>1</always_on>
    <update_rate>1</update_rate>
    <visualize>true</visualize>
    <topic>imu</topic>
</sensor>

Step 3: 读取 IMU 传感数据

在一个终端中运行世界并按下播放按钮：

$ gz sim sensor_tutorial.sdf

在另一个终端中执行以下命令：

$ gz topic -e -t /imu

使用键盘的向上键移动你的机器人前进，可以看到传感器值在变化。

$ gz topic -e -t /imu
header {
  stamp {
    nsec: 1000000
  }
  data {
    key: "frame_id"
    value: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
  }
  data {
    key: "seq"
    value: "0"
  }
}
entity_name: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
orientation {
  x: 2.1215887269564552e-22
  y: 5.4613557001741309e-23
  z: 4.2036654388084205e-24
  w: 1
}
orientation_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
angular_velocity {
  x: 4.24317745391291e-19
  y: 1.0922711400348261e-19
  z: 8.4073308776168415e-21
}
angular_velocity_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
linear_acceleration {
  x: 3.5127917569011972e-18
  y: -2.8126787673456782e-17
}
linear_acceleration_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}

header {
  stamp {
    sec: 1
  }
  data {
    key: "frame_id"
    value: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
  }
  data {
    key: "seq"
    value: "1"
  }
}
entity_name: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
orientation {
  x: -3.1711735761273735e-06
  y: 5.1765558419587438e-06
  z: 0.0077879738067922165
  w: 0.99996967325371
}
orientation_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
angular_velocity {
  x: 6.3239137476902e-05
  y: -9.01573735557911e-05
  z: 6.8026775775727753e-10
}
angular_velocity_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
linear_acceleration {
  x: 0.00023964047644863543
  y: 0.00019414434201520824
  z: 9.7991386189340943
}
linear_acceleration_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}

header {
  stamp {
    sec: 2
  }
  data {
    key: "frame_id"
    value: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
  }
  data {
    key: "seq"
    value: "2"
  }
}
entity_name: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
orientation {
  x: -2.3117893552150796e-08
  y: 2.9654079887270204e-06
  z: 0.0077879344431916247
  w: 0.99996967357431121
}
orientation_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
angular_velocity {
  x: -2.643416560507971e-11
  y: 5.5508724142631941e-06
  z: 2.61864093623602e-13
}
angular_velocity_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
linear_acceleration {
  x: -7.0848758728578524e-05
  y: -1.1039375494702606e-09
  z: 9.799992568914794
}
linear_acceleration_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}

header {
  stamp {
    sec: 3
  }
  data {
    key: "frame_id"
    value: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
  }
  data {
    key: "seq"
    value: "3"
  }
}
entity_name: "vehicle_blue::chassis::imu_sensor"
orientation {
  x: -2.3722197175311586e-08
  y: 3.0429764124486936e-06
  z: 0.0077879344081707427
  w: 0.99996967357435085
}
orientation_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
angular_velocity {
  x: 8.7327529922574356e-12
  y: -5.277354213423571e-06
  z: -2.817821160315417e-11
}
angular_velocity_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}
linear_acceleration {
  x: -5.4889792669568007e-05
  y: -8.05116325338902e-10
  z: 9.7999923870500609
}
linear_acceleration_covariance {
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
  data: 0
}

3.2 Contact 传感器

接触传感器，这个传感器会在接触到其他物体时发出指示。

我们将构建一个障碍物（墙）并在其上添加接触传感器。如果机器人碰到障碍物，它将停止，从而防止机器人损坏自身。

Step 1: 构建障碍物

添加一堵墙：

<model name='wall'>
    <static>true</static>
    <pose>5 0 0 0 0 0</pose><!--pose relative to the world-->
    <link name='box'>
        <visual name='visual'>
            <geometry>
                <box>
                    <size>0.5 10.0 2.0</size>
                </box>
            </geometry>
            <!--let's add color to our link-->
            <material>
                <ambient>0.0 0.0 1.0 1</ambient>
                <diffuse>0.0 0.0 1.0 1</diffuse>
                <specular>0.0 0.0 1.0 1</specular>
            </material>
        </visual>
        <collision name='collision'>
            <geometry>
                <box>
                    <size>0.5 10.0 2.0</size>
                </box>
            </geometry>
        </collision>
    </link>
</model>

Step 2: 引入 contact 传感器

通过添加以下代码来定义接触传感器：

<plugin filename="gz-sim-contact-system"
        name="gz::sim::systems::Contact">
</plugin>

Step 3: 将传感器链接到墙模型

将接触传感器添加到墙模型的箱体链接中：

<sensor name='sensor_contact' type='contact'>
    <contact>
        <collision>collision</collision>
    </contact>
</sensor>

的定义很简单，我们只需定义传感器的名称和类型。
在 collision 中，我们定义箱体链接的碰撞名称为 collision。

Step 4: 添加 TouchPlugin事件

TouchPlugin 会在墙被触摸时发布（发送）一条消息。插件的标签如下：

：将与我们的墙接触的对象，在我们的例子中是 vehicle_blue。
：设置我们话题的命名空间，因此当机器人碰到墙时，它会向 /wall/touched 话题发送一条消息。

<plugin filename="gz-sim-touchplugin-system"
        name="gz::sim::systems::TouchPlugin">
    <target>vehicle_blue</target>
    <namespace>wall</namespace>
    <time>0.001</time>
    <enabled>true</enabled>
</plugin>