(Robot_arm)Gazebo 降低 Timer 時序速度

 

 如何降低 Gazebo Timer 時序速度

在 Gazebo 模擬中，有時你可能需要降低模擬時間速度，讓模擬過程更慢，以便分析機器人行為、偵錯控制演算法或進行低速測試。Gazebo 提供 幾種方法 來調整模擬速度，包括 降低 real-time factor、修改 physics update rate、調整 sensor 頻率 等。

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1️⃣ 方法 1：降低 real_time_factor

🔹 什麼是 real_time_factor？

real_time_factor（即時係數）表示 Gazebo 模擬時間與真實時間的比率：

• real_time_factor = 1.0（預設） → 模擬時間 = 真實時間
• real_time_factor = 0.5 → 模擬時間速度減半（變慢）
• real_time_factor = 2.0 → 模擬時間加快 2 倍

✅ 調整 real_time_factor 方法

方式 1：在 Gazebo GUI 內手動調整

1. 啟動 Gazebo

   bash
   roslaunch gazebo_ros empty_world.launch
   

2. 開啟 Gazebo GUI
   • 點擊 World > Physics 設定
   • 調整 Real Time Factor，例如改為 0.5

方式 2：透過 ROS 指令修改

在運行 Gazebo 時，可以透過 rosservice call 來修改 real_time_factor：

bash
rosservice call /gazebo/set_physics_properties "time_step: 0.001
max_update_rate: 1000
gravity: {x: 0, y: 0, z: -9.81}
ode_config: {solver_type: 1, sor_pgs_precon_iters: 0, sor_pgs_iters: 50,
sor_pgs_w: 1.3, sor_pgs_rms_error_tol: 0.0, contact_surface_layer: 0.001,
contact_max_correcting_vel: 100.0, cfm: 0.0, erp: 0.2, max_contacts: 20}
real_time_factor: 0.5"

這將 real_time_factor 設定為 0.5（速度變慢一半）。

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2️⃣ 方法 2：降低 max_update_rate

🔹 什麼是 max_update_rate？

max_update_rate 控制 Gazebo 模擬每秒更新次數，降低此數值可減慢整個模擬速度：

• max_update_rate = 1000（預設） → Gazebo 每秒更新 1000 次
• max_update_rate = 500 → 更新頻率降低，模擬變慢
• max_update_rate = 100 → 進一步降低模擬速度

✅ 修改 max_update_rate 方法

在 world 檔案（.world）中，找到 physics 區塊：

xml
<physics type="ode">
  <real_time_update_rate>500</real_time_update_rate> <!-- 降低更新率 -->
  <max_step_size>0.001</max_step_size>
</physics>

這將 降低模擬速度，使 Gazebo 以較慢的頻率更新機器狀態。

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3️⃣ 方法 3：降低 sensor update_rate

🔹 什麼是 update_rate？

Gazebo 感測器（如相機、LiDAR、IMU）有自己的 更新頻率，過高的更新頻率會導致 Gazebo 運行過快。

✅ 降低感測器更新頻率

如果你的機器人使用 LiDAR 或 Camera，可以在 URDF / SDF 設定 update_rate：

xml
<sensor name="camera" type="camera">
  <update_rate>10</update_rate>  <!-- 10Hz，降低頻率 -->
</sensor>

<sensor name="lidar" type="ray">
  <update_rate>5</update_rate>  <!-- 5Hz，讓 LiDAR 更新變慢 -->
</sensor>

將 update_rate 設為較小值（如 5Hz 或 10Hz），可以減少感測器的計算負擔，降低模擬速度。

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4️⃣ 方法 4：降低 max_step_size

🔹 什麼是 max_step_size？

max_step_size 定義了每個物理步驟（Simulation Step）時間間隔：

• 預設為 0.001s（1 ms），即每秒 1000 次模擬步驟。
• 若設為 0.005s（5 ms），則每秒只有 200 次模擬步驟，使 Gazebo 變慢。

✅ 修改 max_step_size

在 .world 文件內：

xml
<physics type="ode">
  <max_step_size>0.005</max_step_size>  <!-- 讓模擬步驟變慢 -->
</physics>

這樣 Gazebo 每個時間步長增加，導致整體模擬速度變慢。

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5️⃣ 方法 5：降低 CPU 核心使用

Gazebo 可能會佔用所有可用的 CPU 資源來運行模擬，可以透過 限制 CPU 使用率 來間接減慢模擬速度。

✅ 限制 CPU 使用

在啟動 Gazebo 時，加上 CPU 限制：

bash
taskset -c 0 roslaunch gazebo_ros empty_world.launch

這將 限制 Gazebo 只使用 CPU 核心 0，導致模擬變慢。

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📌 結論

方法	適用場景	設定方式
降低 real_time_factor	調整模擬速度，讓時間比率變慢	GUI 或 rosservice call
降低 max_update_rate	降低物理模擬更新頻率	修改 .world 文件
降低 sensor update_rate	減少感測器更新頻率	修改 .urdf / .sdf
降低 max_step_size	增加模擬步長，降低計算負擔	修改 .world 文件
限制 CPU 使用	降低 Gazebo 計算速度	taskset -c 0

🚀 建議：

• 如果要降低整體模擬速度 → 使用 real_time_factor
• 如果要減少 Gazebo 計算負擔 → 降低 max_update_rate 和 max_step_size
• 如果要降低感測器頻率 → 調整 sensor update_rate

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