1.5Gazebo

Gazebo

Gazebo是一款开源的3D仿真软件，用于模拟机器人在复杂环境中的行为。它提供了丰富的物理引擎和传感器模型，可以模拟机器人的运动、碰撞、传感器数据等。

# 安装gz
sudo apt-get install ros-jazzy-ros-gz

# 测试（参数 empty.sdf 表示空场景）
# 测试能否正常启动且无卡顿，gz_args:=empty.sdf表示使用空场景
ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py gz_args:=empty.sdf

# 我的Gazebo版本
"""
Gazebo Sim, version 8.9.0
Copyright (C) 2018 Open Source Robotics Foundation.
Released under the Apache 2.0 License.
"""

gazebosim有大量下载好的模型(models)与场景(worlds)可以使用。

想简单点就选一个自带摄像头的机器人模型（model），如果有中意的机器人模型没摄像头的，可以自己加一个摄像头。

选赛道类的，有明显的车道线，可以较好的测试算法。如果场景过于简单可以适当的添加一些模型，例如：路灯、树木、箱子等。

从结构上来说，场景（world）包含 N 个模型（model），模型包含 M 个传感器（sensor）。

虚拟仿真的世界观和Blender的世界观类似，一个世界需要有物理引擎、光源、模型等等。首先我们需要简单了解下这样的世界观。

sdf格式中世界可接收的子元素：http://sdformat.org/spec?ver=1.4&elem=world

sdf格式中模型可接收的子元素：http://sdformat.org/spec?ver=1.4&elem=model

gazebo的传感器库：https://gazebosim.org/libs/sensors/

sdf格式中传感器可接收的子元素：http://sdformat.org/spec?ver=1.4&elem=sensor

这种结构化的文档可读性要比传统的纯文档观感好很多。

URDF

URDF（Unified Robot Description Format）是一种用于描述机器人模型的XML格式。

一个两轮机器人运动示例官方教程

通过这个部分的学习，你可以学会如何操纵你的小车运动。

其中pose标签有6个参数，官方文档认为比较简单没讲，这里提一下：

• 前三个参数表示三维空间坐标（取值范围为空间内即可）
• 后三个参数表示绕某个轴的角度（控制物体面朝什么方向）

轴	方向	正值含义	颜色标识
X 轴	前后方向	向前（North）	🔴 红色
Y 轴	左右方向	向左（West）	🟢 绿色
Z 轴	上下方向	向上	🔵 蓝色
角度	轴	旋转方向	常用值
Roll	绕 X 轴旋转	翻滚	通常为 0
Pitch	绕 Y 轴旋转	俯仰	通常为 0
Yaw	绕 Z 轴旋转	左右转头	0, 1.57, 3.14, -1.57

Yaw 角度对照表：

Yaw (弧度)	角度	朝向	示意
0	0°	朝向 +X（前）	→
1.57	90°	朝向 +Y（左）	↑
3.14	180°	朝向 -X（后）	←
-1.57	-90°	朝向 -Y（右）	↓

传感器

基于不同的目的，我们会选择不同的传感器结合不同的算法来实现。

传感器	应用场景	优势	劣势
激光雷达	SLAM建图、避障	精度高，不受光照影响	价格贵，无颜色信息
摄像头	目标识别、视觉SLAM	成本低，信息丰富	受光照影响，计算量大
深度相机	室内SLAM、3D重建	提供RGB+深度，实时性好	仅室内可用，范围有限(5m)
IMU	姿态估计、传感器融合	高频输出，不依赖环境	存在漂移，需融合其他传感器

机器人专业可以参考官方文档教程，其中使用的是IMU 传感器、接触式传感器和激光雷达传感器。