ROS Gazebo 的 ROS Topic 介紹

 

Gazebo 的 ROS Topic 介紹

當 Gazebo 運行時，它會發佈多個 ROS Topic 來傳遞機器人狀態、模擬資訊以及控制訊息。這些 Topics 主要透過 ROS Publisher-Subscriber 機制 進行通訊。

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1️⃣ Gazebo 主要 Topics 及其功能

🔹 1. /clock （模擬時鐘）

• 功能：提供 Gazebo 模擬時間，讓 ROS 可以與 Gazebo 保持同步。
• 訊息格式：rosgraph_msgs/Clock
• 範例：訂閱 /clock

  bash
  rostopic echo /clock
  

  輸出範例：

  yaml
  clock: 
    secs: 1234
    nsecs: 567890000
  

  這表示 Gazebo 的模擬時間為 1234.567 秒。

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🔹 2. /gazebo/model_states （模型狀態）

• 功能：提供 Gazebo 場景內所有模型的位姿（Position & Orientation），包括機器人和其他物件。
• 訊息格式：gazebo_msgs/ModelStates
• 範例：訂閱 /gazebo/model_states

  bash
  rostopic echo /gazebo/model_states
  

  輸出範例：

  yaml
  name: ['robot1', 'box1']
  pose: 
    - position: 
        x: 1.0
        y: 2.0
        z: 0.5
      orientation: 
        x: 0.0
        y: 0.0
        z: 0.707
        w: 0.707
    - position: 
        x: -1.0
        y: -2.0
        z: 0.0
      orientation: 
        x: 0.0
        y: 0.0
        z: 0.0
        w: 1.0
  

  • 這表示場景內有兩個物件：
    • robot1 位於 (1.0, 2.0, 0.5)
    • box1 位於 (-1.0, -2.0, 0.0)

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🔹 3. /gazebo/link_states （連結狀態）

• 功能：提供 Gazebo 所有連結（Links）的位姿，包含機器人關節的資訊。
• 訊息格式：gazebo_msgs/LinkStates
• 範例

  bash
  rostopic echo /gazebo/link_states
  

  輸出範例：

  yaml
  name: ['robot1::base_link', 'robot1::left_wheel']
  pose: 
    - position: 
        x: 0.5
        y: 0.0
        z: 0.1
      orientation: 
        x: 0.0
        y: 0.0
        z: 0.0
        w: 1.0
  

  • robot1::base_link：代表機器人底盤的位姿。
  • robot1::left_wheel：代表機器人左輪的位姿。

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🔹 4. /gazebo/set_model_state （設定模型狀態）

• 功能：用於修改 Gazebo 內特定模型的位置與姿勢。
• 訊息格式：gazebo_msgs/ModelState
• 範例：將機器人 robot1 移動到 (x=2, y=3, z=0)

  bash
  rostopic pub /gazebo/set_model_state gazebo_msgs/ModelState "model_name: 'robot1'
  pose:
    position:
      x: 2.0
      y: 3.0
      z: 0.0
    orientation:
      x: 0.0
      y: 0.0
      z: 0.0
      w: 1.0"
  

  這會將 robot1 瞬間移動 到 (2.0, 3.0, 0.0)。

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🔹 5. /joint_states （關節狀態）

• 功能：提供機器人所有關節（Joints）的當前狀態（位置、速度、力矩）。
• 訊息格式：sensor_msgs/JointState
• 範例

  bash
  rostopic echo /joint_states
  

  輸出範例：

  vbnet
  name: ['joint1', 'joint2']
  position: [1.57, -0.78]
  velocity: [0.0, 0.0]
  effort: [0.0, 0.0]
  

  • joint1：目前角度為 1.57 弧度（90°）
  • joint2：目前角度為 -0.78 弧度（-45°）

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🔹 6. /tf_static（靜態 TF 變換）

• 功能：提供 機器人不同部分之間的靜態關係（如 base_link → camera_link）。
• 訊息格式：tf2_msgs/TFMessage
• 範例

  bash
  rostopic echo /tf_static
  

  輸出範例

  yaml
  transforms:
    - child_frame_id: "camera_link"
      transform:
        translation: { x: 0.1, y: 0.0, z: 0.2 }
        rotation: { x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0, w: 1.0 }
  

  • 這表示相機 camera_link 相對於 base_link 位於 (0.1, 0.0, 0.2)。

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2️⃣ 如何控制 Gazebo Topic？

在 Gazebo 中，Topic 主要透過 rostopic pub 和 rostopic echo 來進行通訊。

✅ 訂閱 Gazebo Topic

bash
rostopic echo /gazebo/model_states

監聽 Gazebo 內所有模型的位置與方向。

✅ 發送命令給 Gazebo

將 robot1 瞬間移動到指定位置：

bash
rostopic pub /gazebo/set_model_state gazebo_msgs/ModelState "model_name: 'robot1'
pose:
  position:
    x: 3.0
    y: 2.0
    z: 0.0
  orientation:
    x: 0.0
    y: 0.0
    z: 0.0
    w: 1.0"

✅ 發送關節命令

如果機器人有關節控制，你可以發送 關節目標角度：

bash
rostopic pub /joint_states sensor_msgs/JointState "name: ['joint1']
position: [1.0]
velocity: [0.0]
effort: [0.0]"

這會讓 joint1 旋轉到 1.0 弧度。

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📌 總結

Gazebo Topic	功能
/clock	Gazebo 模擬時間
/gazebo/model_states	所有模型的當前位置與方向
/gazebo/link_states	所有連結（機器人關節）的狀態
/gazebo/set_model_state	移動 Gazebo 內的機器人
/joint_states	讀取機器人關節狀態
/tf_static	機器人各部分的靜態 TF 變換

🚀 

#如果你要讀取 Gazebo 狀態，使用 rostopic echo！

#如果要控制機器人，使用 rostopic pub！ 🎉