Ｇazebo Simulaiton （3D 物理模擬系統）

 Ｇazebo Simulaiton （3D 物理模擬系統）

#Gazebo 是一個 3D 即時物理模擬系統1，可以模擬現實世界中各種模型及物體的軟體2，非常適合用來實驗機器人如何與周遭環境互動2。Gazebo 本身是一個獨立的開源機器人仿真平台3，與 ROS 無關4，但它與 ROS 整合得非常好23，可以讓開發者將機器人導入 Gazebo 中，並存取機器人的所有資訊2。

#Gazebo 的架構包含兩個主要部分：

>Server 端：負責基本的物理運動運算，以及感測器產生數據等2。Server 端可以單獨執行，只需輸入 "run headless" 這樣的參數2。

>Client 端：主要執行圖形化使用者介面 (GUI)，方便視覺化模擬2。

#Gazebo 的運作模式如下：

>模型 (Model)：在 Gazebo 世界中，所有看到的物體都是模型56。模型由連桿 (links) 和關節 (joints) 組成56。

連桿是模型的一部分，可以是簡單的形狀或是使用者匯入的自訂網格56。關節用於連接兩個連桿56。

>世界 (World)：Gazebo 的世界檔案描述了模擬環境，例如重力、時間流逝速度、光線、視角等7。

>物理引擎：Gazebo 使用物理引擎 (例如 ODE) 來模擬機器人的運動學和動力學3。

>感測器模擬：Gazebo 可以模擬機器人常用的感測器，例如雷射雷達、攝影機和 IMU3。

>外掛程式 (Plugin)：Gazebo 允許使用者加入自訂的外掛程式，來擴展模擬的功能4。

      例如，可以使用外掛程式來控制 Gazebo 中機器人輪子的轉速8。

Gazebo 與 ROS 的整合透過 gazebo_ros_pkgs 這個套件來實現910，它可以讓 ROS 和 Gazebo 之間傳遞訊息和服務10。此套件提供了一些工具，可以讓你使用 roslaunch 啟動 Gazebo11，並從 ROS 存取 Gazebo 的資訊。

>時間同步：PX4 和 Gazebo 沒有實施鎖步機制，PX4 會訂閱 Gazebo 的時鐘並將其用作時鐘源12。

>獨立模式：Gazebo 可以單獨啟動，讓 PX4 知道不應啟動 Gazebo 實例13.

>ROS topics: Gazebo 可以將感測器資料透過 bridge 傳遞到 ROS2，例如 LiDAR 的資料14.

Gazebo 使用 SDF (Simulation Description Format) 格式來描述模型15，SDF 是一種 XML 格式，

可以使用文字編輯器或 Gazebo 提供的 GUI 編輯器來編輯15。

>URDF: ROS 使用 URDF (Unified Robot Description Format) 檔案來描述機器人7。可以使用 gz sdf -p myrobot.urdf > myrobot.sdf 指令將 URDF 轉換為 SDF16.

總結來說，Gazebo 是一個功能強大的機器人模擬器，它可以獨立運作，也可以與 ROS 整合。

Gazebo 的核心概念包括模型、世界、物理引擎和外掛程式。

透過 gazebo_ros_pkgs 套件，ROS 可以與 Gazebo 進行通訊，實現機器人的模擬和控制。