gazebo入门_【ROS-Gazebo】仿真插件编写教程（1）——概述

2023-05-16

前言

本系列教程的主要是对 Gazebo的官网教程的翻译与理解。之前查找国内的中文资料，发现并没有关于如何编写Gazebo插件的教程。据我猜测，大概是因为这个技能属于“两不管”地带：刚入门的爱好者直接调用Gazebo自带的控制和传感器插件即可，不需要自己编写插件；而等到要用到自定义插件的时候，已经不屑于写这种基础的教程了。

因此，本系列教程的定位是：你已经有了一定的Gazebo仿真经验，使用过部分自带的插件，但你的研究工作需要你对已有插件进行修改或编写新的插件，并且略微有些C++基础。

对于刚入门的新手，还是建议先学习调用自带插件，自带插件能够满足大部分基本功能需求。教程推荐古月居的 ROS探索总结（二十四）——使用gazebo中的插件。

Gazebo插件概述

Gazebo插件实际上是一个共享的代码库。在仿真时，插件可以通过标准的C++类来实现Gazebo的相关功能。旧版本的Gazebo使用控制器（controllers）来完成类似的工作。区别在于控制器是静态编译的，而插件更灵活，允许用户选择自己需要的那部分功能。

插件的优点包括：

让开发人员能够从各个层面对Gazebo进行控制
自带例程，且易于共享
可以在运行的系统中插入或删除

插件的适用情况如下：

你想通过编程来控制仿真，如移动模型、响应事件、在给定情况下插入新模型
你想要一个快速的Gazebo接口，没有传输层的开销，如消息的序列化和反序列化
你有一些代码想要分享给他人

插件类型

目前有6种类型的插件

World
Model
Sensor
System
Visual
GUI

应根据所需的功能选择插件类型。例如，使用World插件来控制世界属性，例如物理引擎、环境光等；使用Model插件来控制关节和模型的状态；使用Sensor插件获取传感器信息并控制传感器属性等。

下面以一个例子说明如何编写插件。

Hello World! 插件的编写

插件代码的结构十分简单，基本的world插件只包含一个C++类以及一些成员函数。

首先，如果你是从debians安装的Gazebo，请确保你已经安装了Gazebo开发文件。如果你是从源安装的Gazebo，则可以忽略此步骤。如果你有gazebo9以外的版本，请将9替换为您拥有的版本号。

sudo apt-get install libgazebo9-dev

接下来，在某目录下（如~/Documents/）中新创建一个目录和.cc文件：

$ cd ~/Documents/
$ mkdir gazebo_plugin_tutorial
$ cd gazebo_plugin_tutorial/
$ gedit hello_world.cc

将以下内容复制到http://hello_world.cc中：

#include

代码解释

#include

gazebo/gazebo.hh 文件包含了一些gazebo的基础函数，但有时可能还会需要包含 gazebo/physics/physics.hh 、 gazebo/rendering/rendering.hh、gazebo/sensors/sensors.hh 等。所有的插件都必须位于 gazebo 命名空间中。

class

每个插件都需要继承一个插件类，在这里我们继承了 WorldPlugin 类。

public

另一个不可缺少的函数是Load()，它用于接收SDF文件中指定的元素和属性。

GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN

最后，必须使用 GZ_REGISTER_WORLD_PLUGIN 宏在模拟器中注册插件，用插件类的名称 WorldPluginTutorial 作为参数。每类插件都有与之匹配宏，例如：GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN、 GZ_REGISTER_SENSOR_PLUGIN、 GZ_REGISTER_GUI_PLUGIN、 GZ_REGISTER_SYSTEM_PLUGIN、GZ_REGISTER_VISUAL_PLUGIN。

接下来对插件进行编译。

编译插件

首先在同一目录下创建 CMakeLists.txt ：

$ gedit ~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/CMakeLists.txt

在文件中填写以下内容：

cmake_minimum_required(VERSION

创建build目录：

$ mkdir ~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/build
$ cd ~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/build

编译代码：

$ cmake ../
$ make

编译完成后，将会在 build 目录下生成一个共享库 libhello_world.so。为了能够在Gazebo中插入该库，我们需要将库的路径添加到环境变量 GAZEBO_PLUGIN_PATH 中。我们打开 ~/.bashrc 文件，将下面一行添加到文件中并保存：

gedit ~/.bashrc

在文件末尾添加以下代码

export GAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PLUGIN_PATH}:~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/build/

使用插件

重新打开终端使环境变量加载生效，在终端中输入以下命令以创建一个世界文件，也可以在已有的世界文件中直接进行加载。

$ gedit ~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/hello.world

在世界文件中添加以下代码并保存：

<?xml version="1.0"?>

接下来利用 gzserver 测试插件：

$ gzserver ~/Documents/gazebo_plugin_tutorial/hello.world --verbose

结果如下，成功返回我们在插件中定义的"Hello World!"语句

刚开始琢磨gazebo的自定义插件，很多地方还不是很明白。先大致翻译，以后深入理解了再回来补充。

参考资料

[1] 官网教程： Tutorial : Plugins 101

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