在 Gazebo 中控制火星探測車（Mars Rover）的方法

 

整合 ROS 和 Gazebo 來控制 火星探測車（Mars Rover），可以透過 發布控制訊息 來操作機器人移動。以下是具體步驟與概念：

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1. Gazebo 與 ROS 的整合

• Gazebo 是獨立的機器人模擬軟體，但與 ROS 緊密整合，可讓開發者模擬機器人並存取資訊。

• gazebo_ros_pkgs 是 ROS 套件，允許 Gazebo 與 ROS 進行通訊。

• 可以使用 ROS 節點（nodes） 來與 Gazebo 模擬環境中的機器人互動。

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2. 機器人模型描述（URDF/XACRO）

• URDF (Unified Robot Description Format)：描述機器人的結構，包括 連桿（links） 和 關節（joints）。

• XACRO：XML 巨集語言，可動態生成 URDF，方便調整機器人元件位置。

• Gazebo 模型是由 links（連桿）和 joints（關節） 組成。

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3. 啟動 Gazebo 和機器人

3.1 使用 roslaunch 指令啟動 Gazebo

roslaunch gazebo_ros empty_world.launch

啟動一個空白的 Gazebo 世界。

3.2 在 Gazebo 中載入機器人

• 使用 spawn_model 指令將機器人載入 Gazebo：

rosrun gazebo_ros spawn_model -file /path/to/your_robot.urdf -gazebo -x 0 -y 0 -z 0 -model mars_rover

• 也可以透過 launch 檔案 設定自動載入機器人。

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4. 控制機器人移動

4.1 使用 ROS 節點發布控制訊息

• 機器人移動通常透過輪子的轉速控制。

• Gazebo plugin 可用來控制機器人的輪子轉速，如 diff_drive_controller。

4.2 設定 diff_drive_controller 插件（適用於差速驅動機器人）

• 可使用 gazebo_ros_control 插件來控制機器人的運動。

4.3 發布速度指令到 /cmd_vel topic

• 使用 geometry_msgs/Twist 訊息類型：

rostopic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 0.5, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.2}}'

• 這將讓機器人以 0.5 m/s 的速度前進，並以 0.2 rad/s 的速度旋轉。

4.4 使用 Python 腳本控制機器人移動

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

def move_rover():
    rospy.init_node('rover_controller', anonymous=True)
    pub = rospy.Publisher('/cmd_vel', Twist, queue_size=10)
    rate = rospy.Rate(10)  # 10Hz
    
    move_cmd = Twist()
    move_cmd.linear.x = 0.5  # 向前移動速度
    move_cmd.angular.z = 0.2  # 旋轉速度
    
    for _ in range(50):  # 持續發送 5 秒的指令
        pub.publish(move_cmd)
        rate.sleep()
    
    move_cmd.linear.x = 0.0  # 停止機器人
    move_cmd.angular.z = 0.0
    pub.publish(move_cmd)
    
if __name__ == '__main__':
    move_rover()

• 執行指令：

rosrun myrobot_gazebo move_rover.py

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5. 建立地圖（可選）

5.1 使用 gmapping 套件進行 2D 地圖建構

• 啟動 PR2 機器人並使用 gmapping 進行地圖建構：

roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch
roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch  # 使用鍵盤控制機器人移動
roslaunch gmapping slam_gmapping.launch      # 啟動 gmapping 建立地圖

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6. 範例程式碼與資源

• GitHub 連結（提供範例程式碼）：ROS_GAZEBO_examples

• 該範例程式碼包含：

  • launch 檔案：用來啟動 Gazebo 和機器車。

  • Python 腳本：用來控制機器車的輪子轉速。

  • 如何為 Create 模型添加 diff_drive_controller 插件。

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7. 總結

控制 Gazebo 中的 火星探測車（Mars Rover） 需要以下步驟：

✅ 啟動 Gazebo 環境 ✅ 載入機器人模型（URDF/XACRO） ✅ 建立 ROS 節點，發布 /cmd_vel 速度指令 ✅ 使用 diff_drive_controller 控制機器人的運動 ✅ 可選：使用 gmapping 進行 2D 地圖建構

這些步驟可確保機器人在 模擬環境 中精確移動，並可用於進一步開發如 導航、自動控制 等功能。

🔹 備註：

• 步驟可能因 ROS 版本和機器人模型不同而有變動。

• 請參閱 ROS 和 Gazebo 官方文件獲取最新資訊。