Gazebo与ros_control（2）：七自由度机械臂和两轮差速运动小车

在上一篇文章里，结合Gazebo官方的RRBot（2自由度机械臂）的相关配置文件，介绍了一些关于ros_control的基本知识。这里结合《Mastering ROS for Robotics Programming》这本书里的7自由度机械臂和一个两轮差速运动的小车再来探究一番。

首先根据上篇博客和书中的内容我们来总览一下，随后的操作都是基于这个来设置的。因为要仿真所以需要机器人模型，所以先得有urdf或者urdf.xacro文件。

接着，要想模型在Gazebo里运动起来，又需要在xacro里设置一些运动关节的 transmission；
其次，为了让它在gazebo里显示出来，需要借助于gazebo_ros这个package的node：spawn_model来加载一个empty_world；
随后，关节的pid设置是需要一个配置文件的robot_control.yaml；
最后则是利用launch来启动controller_manager这个package中的spawner这个node，加载第三步的配置并输入设定的controller以及发布robot的state到tf。

一、七自由度机械臂

1. transmission和gazebo_ros_control plugin——xacro文件

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定义transmission宏的地方，type用的是：transmission_interface/SimpleTransmission，hardwareInterface用的是：PositionJointInterface

   <xacro:macro name="transmission_block" params="joint_name">
	  <transmission name="tran1">
	    <type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
	    <joint name="${joint_name}">
	      <hardwareInterface>PositionJointInterface</hardwareInterface>
	    </joint>
	    <actuator name="motor1">
	      <hardwareInterface>PositionJointInterface</hardwareInterface>
	      <mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
	    </actuator>
	  </transmission>
   </xacro:macro>

调用transmission宏的地方并加入gazebo_ros_control plugin：libgazebo_ros_control.so它的另外一个plugin是：libgazebo_ros_openni_kinect.so在～/catkin_ws/src/mastering_ros_robot_description_pkg/urdf/sensors/xtion_pro_live.gazebo.xacro这个文件中

  <!-- Transmissions for ROS Control -->

   <xacro:transmission_block joint_name="shoulder_pan_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="shoulder_pitch_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="elbow_roll_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="elbow_pitch_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="wrist_roll_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="wrist_pitch_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="gripper_roll_joint"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="finger_joint1"/>
   <xacro:transmission_block joint_name="finger_joint2"/>

  <!-- ros_control plugin -->
  <gazebo>
    <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
      <robotNamespace>/seven_dof_arm</robotNamespace>
    </plugin>
  </gazebo>

  <!-- Define arm with gripper mounted on a base -->
  <xacro:base name="base"/>
  <xacro:arm parent="base"/>
  <xacro:gripper parent="tool"/>

还记得第一讲中的吗，rrbot是在rrbot.gazebo中定义的ros_control，这里《Mastering ROS for Robotics Programming》本书的作者将ros_control和material都放在xacro中了，原理上是相通的。这里并没有上篇博客里的<robotSimType>gazebo_ros_control/DefaultRobotHWSim</robotSimType>，如果没有这句tag则默认是这个。

2. spawn_model 和 empty_world——seven_dof_arm_world.launch

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这个seven_dof_arm_world.launch文件的作用是使用gazebo_ros这个package启动empty world和加载spawn_model这个node。

3. 设置控制器参数——controller.yaml

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这里要注意一点，和上一篇相同的地方是都用了joint_state_controller/JointStateController。和上一篇不一样的地方是，上一篇每个关节用的是controller type是effort_controllers/JointPositionController，而这里的都是position_controllers/JointPositionController。

这两个究竟有什么不一样的呢？ROS里支持的controller都有哪些呢？

梳理一下：

controller_mannager_tests/EffortTestController

controller_mannager_tests/MyDummyController

diff_driver_controller/DiffDriveController

effort_controllers/GripperActionController

effort_controllers/JointEffortController

effort_controllers/JointPositionController

effort_controllers/JointTrajectoryController

effort_controllers/JointVelocityController

force_torque_sensor_controller/ForceTorqueSensorController

imu_sensor_controller/ImuSensorController

joint_state_controller/JointStateController

position_controllers/GripperActionController

position_controllers/JointPositionController

position_controllers/JointTrajectoryController

steered_wheel_base_controller/SteeredWheelBaseController

velocity_controllers/JointVelocityController

上文中用到的是背景为灰色的那两个controller，一个是rrbot的，一个是seven_dof_arm的。

4. 让controller_manager 加载配置并发送tf

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这里没什么好说的，加载配置，然后启动robot_state_publisher并remap topic的名字。

因此，这四步可以看作是个标准步骤，下次写自己的就可以按照这个来。

仿真的视频

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二、差分驱动小车

1.遵循上面的原则，我们还是从urdf开始

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它首先包含了另外一个wheel.urdf.xacro，这个文件设定了wheel和transmission这两个macro(可以理解为函数定义，它们在上面链接的那个文件里被调用)。type用的是：transmission_interface/SimpleTransmission，hardwareInterface用的是：EffortJointInterface 。上面的手臂用的type是一样的而hardwareInterface是PositionJointInterface，上篇文章里的rrbot用的都和它一样。

用了两个plugin：libgazebo_ros_laser.so 和 libgazebo_ros_diff_drive.so

2. 模型加载到gazebo仿真环境

～/catkin_ws/src/diff_wheeled_robot_gazebo/launch/diff_wheeled_gazebo.launch这个文件的作用是使用gazebo_ros这个package中的节点：spawn_model以及加载empty world。

～/catkin_ws/src/diff_wheeled_robot_gazebo/launch/diff_wheeled_gazebo_full.launch这个文件多了一个joint_state_publisher和robot_state_publisher用来发布机器人的tf信息。

3. 接收数据与遥控

因为第一步添加了两个plugin，一个用来模拟激光雷达，它发布的topic为/scan。而另一个用来模拟差速移动机器人，它接收的topic为/cmd_vel。因此对应上topic就可以接收激光雷达的数据，并通过cmd_vel控制它了。节点图如下图所示：

总结，最后运行的指令和仿真结果图

$ roslaunch diff_wheeled_robot_gazebo diff_wheeled_gazebo_full.launch
$ roslaunch diff_wheeled_robot_control keyboard_teleop.launch
$ rosrun rviz rviz -f odom (tf: base_footprint)

汇总：

那么到现在为止，接触到的有：

transmission type：transmission_interface/SimpleTransmission

hardware Interface：EffortJointInterface （rrbot）PositionJointInterface（seven_dof_arm）

plugin：libgazebo_ros_control.so，libgazebo_ros_gpu_laser.so，libgazebo_ros_camera.so

libgazebo_ros_openni_kinect.so

libgazebo_ros_laser.so 及 libgazebo_ros_diff_drive.so

来源：CSDN

作者：yaked

链接：https://blog.csdn.net/yaked/article/details/51417742

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