ＲOS 於 Gazebo 模擬器中進行練習範例

 ROS於 Gazebo 模擬器中可進行的練習範例，

1#相關資源的清單與介紹：Gazebo 基礎操作與模擬

1.1●基本 Gazebo 啟動與環境設定:

○啟動 Gazebo: 使用 gazebo 指令即可啟動 Gazebo 模擬器。

○使用 roslaunch 啟動 Gazebo: 可以使用 roslaunch gazebo_ros empty_world.launch 來啟動一個空的 Gazebo 世界。也可以使用其他預設的世界，

如 willowgarage_world.launch， mud_world.launch， shapes_world.launch 或 rubble_world.launch。

○Gazebo 模型操作: 在 Gazebo 中，所有物件都是模型，模型由連桿 (links) 和關節 (joints) 組成。可以從左側的 "Insert" 頁籤中加入現成的模型，或自製模型。

○Gazebo 介面操作: 可以使用滑鼠左鍵平移，滾輪中鍵旋轉，滾輪放縮視圖。

1.2●ROS 與 Gazebo 整合:

○安裝 gazebo_ros_pkgs: 此套件是 ROS 與 Gazebo 連結的橋樑，可以讓 ROS 存取 Gazebo 的資訊。

○確認 gazebo_ros 安裝: 執行 roslaunch gazebo_ros empty_world.launch 來確認 gazebo_ros 套件是否安裝正確。

○檢查 Gazebo topics: 使用 rostopic list 指令，可以看到 Gazebo 正在運作的 topics，例如 /gazebo/link_states， /gazebo/model_states。

○檢查 Gazebo services: 使用 rosservice list 指令，可以看到 Gazebo 提供的 services，例如 /gazebo/apply_joint_effort， /gazebo/set_model_state 等。

1.3●Gazebo 模型建立:

○使用 URDF 描述機器人: 使用 URDF 檔案來定義機器人的結構，包括連桿、關節、感測器等。

○使用 xacro: 可以使用 xacro 來動態生成 URDF 檔案。

○將 URDF 轉換為 SDF: 使用 gz sdf -p myrobot.urdf > myrobot.sdf 指令將 URDF 轉換為 SDF，以便 Gazebo 讀取。

○建立自訂模型: 可以使用 Blender 設計 3D 模型，並匯入 Gazebo。

2#機器人模擬範例

2.1●Turtlebot3 模擬:

○使用 ROS 套件: 可以使用 turtlebot3_gazebo 套件來模擬 Turtlebot3。

○不使用 ROS: 也可以單獨使用 Gazebo 和 turtlebot3_gazebo_plugin 插件來模擬。

2.2●PR2 機器人模擬:

○啟動 PR2 模擬環境: 可以使用 roslaunch pr2_gazebo pr2_empty_world.launch 來啟動包含 PR2 的 Gazebo 環境。

○遙控 PR2: 可以使用 roslaunch pr2_teleop teleop_keyboard.launch 來使用鍵盤控制 PR2 移動。

○感測器資料顯示: 在 Rviz 中加入 Image 顯示框，選擇對應的 topic，即可看到 PR2 相機的畫面。

2.3●其他機器人模擬: 可以下載 OSRF 機器人模型 (例如 Husky, ATLAS, Pioneer, youBot, PR2) 並在 Gazebo 中進行模擬。

3$機器手臂模擬範例

3.1●OpenManipulator-X 模擬:

○啟動 Gazebo 模擬器: 可以使用 roslaunch 指令啟動 OpenManipulator-X 的 Gazebo 模擬環境。

○Gazebo 的控制器: 設定機器手臂的控制器。

3.2●控制機器手臂：

○使用 gazebo_ros_control 外掛程式控制機器手臂關節。

○透過 ROS topics 來傳遞控制指令給機器手臂。

○使用 Rviz 視覺化機器手臂的狀態。

4#進階應用與功能

4.1●多機器人模擬: Gazebo 支援多機器人模擬，可以在同一個環境中模擬多個機器人。

4.2●感測器模擬: Gazebo 可以模擬多種感測器，如雷射雷達 (LiDAR), 攝影機, IMU, 深度攝影機等。

4.3●LiDAR 資料橋接: 可以將 Gazebo 中 LiDAR 的資料橋接到 ROS2 並使用 Rviz2 顯示。

4.4●物理特性模擬: Gazebo 可以模擬真實世界的物理特性，如重力、摩擦力、碰撞等。

4.5●摩擦力設定: 可以使用 Gazebo tag 設定連桿的摩擦力。

4.6●鎖步問題: 注意 Gazebo 不會等待 PX4 完成計算，可能造成模擬結果與預期不符。

4.7●使用鍵盤控制: 可以使用鍵盤來控制模擬機器人移動。

4.8●建立 2D 地圖: 可以使用 gmapping 套件來建立 2D 地圖，並使用 teleop 控制機器人移動。

4.9●Gazebo 參數設定: 可以設定 Gazebo 的渲染引擎 (ogre 或 ogre2)。

4.10●Gazebo 外掛程式: 可以使用 Gazebo 外掛程式 (plugin) 來擴展模擬功能。

4.11●MoveIt!: 可以使用 ROS 的 MoveIt! 套件進行機器手臂的運動規劃。

5#相關資源

5.1●Gazebo 官方網站: Gazebo Tutorials 提供詳細的 Gazebo 教學。

5.2●ROS Wiki Gazebo 相關教學: ROS Wiki 提供 ROS 與 Gazebo 整合的教學。

5.3●ROS 官方教學: ROS Tutorials 提供 ROS 基礎概念的教學。

5.4●Gazebo 模擬套件: Github 上有許多 Gazebo 的模型和模擬範例，例如 gazebo_noetic_ws 和 Diff_car_Gazebo_ROS。

5.5●Youtube 教學影片: Gazebo 教學影片 提供 Gazebo 基本操作的教學。

5.6●大頭怪的異想空間部落格: 提供許多 Gazebo 和 ROS 相關的教學文章。

5.7●其他中文教學: 无处不在的小土 通过ROS开启Gazebo的世界 提供使用 ROS 啟動 Gazebo 的教學。

5.8●ROS 學習筆記: 例如 ROS 学习笔记】Gazebo 提供 Gazebo 相關的學習筆記。

6#總結

在 ROS 環境下，使用 Gazebo 進行機器人模擬的範例非常豐富，從基礎的 Gazebo 操作，

到複雜的機器人控制與感測器模擬都有。建議從簡單的範例開始，逐步深入學習，

並參考相關的教學資源。透過不斷的練習和探索，可以充分利用 Gazebo 的強大功能，來開發和測試自己的機器人應用。