ROS——Gazebo仿真——四轮小车（SmartCar）详细教程

小鱼儿 2022-03-12 08:46 1790阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1. 教程描述
 *  2. 准备工作
 *   *  2.1 创建工作空间
     *  2.2 创建ROS硬件描述包
 *  3. 小车模型示意图
 *  4. 创建urdf描述文件
 *  5. 创建launch文件
 *  6. rviz模型展示
 *   *  6.1 添加Displays
     *  6.2 修改参数
 *  7. 可能遇到的问题
 *   *  7.1 No transform from \[base\_link\] to \[map\].
 *  参考文献:

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# 1. 教程描述 #

本教程参考[古月][Link 1]前辈的SmartCar教程，教程写的非常全面，对自己的ROS学习有很大的帮助，在此先谢过。在学习的过程中发现他的教程比较精简，而且使用的ROS版本比较旧，因此在看着教程复现的过程中会出现一些麻烦，因此便想着在他教程的基础上丰富下内容，增加一些个人的见解，同时将学习过程中遇到的问题、问题的解决方法一并写出来，供其他新学者参考，若有问题之处还望大家指出，以便可以即使纠正。

主要实现内容为在ROS环境下基于Gazebo仿真软件创建一个四轮小车，并实现小车的控制，如下图所示，接下来教程将会进行详细解释。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

--------------------

# 2. 准备工作 #

## 2.1 创建工作空间 ##

创建ROS工作空间，命名为`SmartCar`，并在该工作空间中创建`src`文件夹。

mkdir -p /SmartCar/src

初始化工作空间

cd /SmartCar
    catkin_init_workspace

## 2.2 创建ROS硬件描述包 ##

--------------------

cd /src
    roscreate-pkg smartcar_description urdf

# 3. 小车模型示意图 #

小车的车体主要由以下两部分构成：25cm x 16cm x 5cm的长方体作为小车的车体，直径5cm、高2cm的圆柱作为小车的轮子，四个轮子尺寸一样，只是安装位置不同。

![20190305173439988.png][]

--------------------

# 4. 创建urdf描述文件 #

在`smartcar_description`文件夹下创建`urdf`文件夹，并创建智能车的描述文件`smartcar.urdf`，写入下述代码：

<?xml version="1.0"?> 
    <robot name="smartcar">
        <link name="base_link">
            <visual>
                <geometry>
                    <box size="0.25 .16 .05"/>
                </geometry>
    
                <origin rpy="0 0 1.57075" xyz="0 0 0"/>
    
                <material name="blue">
                    <color rgba="0 .5 .8 1"/>
                </material>
            </visual>
        </link>
    
        <link name="right_front_wheel">  
            <visual>  
                <geometry>  
                    <cylinder length=".02" radius="0.025"/>  
                </geometry>  
    
                <material name="black">  
                    <color rgba="0 0 0 1"/>  
                </material>  
            </visual>  
        </link>  
        
        <joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">  
            <axis xyz="0 0 1"/>  
            <parent link="base_link"/>  
            <child link="right_front_wheel"/>  
            <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 0.1 -0.03"/>  
            <limit effort="100" velocity="100"/>  
            <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>  
        </joint>  
        
        <link name="right_back_wheel">  
        <visual>  
            <geometry>  
            <cylinder length=".02" radius="0.025"/>  
            </geometry>  
            <material name="black">  
            <color rgba="0 0 0 1"/>  
            </material>  
        </visual>  
        </link>  
        
        <joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">  
            <axis xyz="0 0 1"/>  
            <parent link="base_link"/>  
            <child link="right_back_wheel"/>  
            <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 -0.1 -0.03"/>  
            <limit effort="100" velocity="100"/>  
            <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>  
        </joint>  
        
        <link name="left_front_wheel">  
            <visual>  
                <geometry>  
                    <cylinder length=".02" radius="0.025"/>  
                </geometry>  
                <material name="black">  
                    <color rgba="0 0 0 1"/>  
                </material>  
            </visual>  
        </link>  
        
        <joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">  
            <axis xyz="0 0 1"/>  
            <parent link="base_link"/>  
            <child link="left_front_wheel"/>  
            <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 0.1 -0.03"/>  
            <limit effort="100" velocity="100"/>  
            <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>  
        </joint>  
        
        <link name="left_back_wheel">  
            <visual>  
                <geometry>  
                    <cylinder length=".02" radius="0.025"/>  
                </geometry>  
                <material name="black">  
                    <color rgba="0 0 0 1"/>  
                </material>  
            </visual>  
        </link>  
        
        <joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">  
            <axis xyz="0 0 1"/>  
            <parent link="base_link"/>  
            <child link="left_back_wheel"/>  
            <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 -0.1 -0.03"/>  
            <limit effort="100" velocity="100"/>  
            <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>  
        </joint>  
        
        <link name="head">  
            <visual>  
                <geometry>  
                    <box size=".02 .03 .03"/>  
                </geometry>  
                <material name="white">
                    <color rgba="1 1 1 1"/>  
                </material>  
            </visual>  
        </link>  
        
        <joint name="tobox" type="fixed">  
            <parent link="base_link"/>  
            <child link="head"/>  
            <origin xyz="0 0.08 0.025"/>  
        </joint>  
    </robot>

`.urdf`文件主要有两部分构成：`<link>`和`<joint>`，两者的关系如下图所示。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

其中`<link>...</link>`主要描述模型硬件结构的属性信息，里面对轮子的形状、颜色、质量、惯性等信息进行了语言描述；`<joint>...</joint>`可以理解为两个`<link>...</link>`之间的连接间，如图中蓝色框所示，主要描述两个…之间的位置等固定连接信息。  
  文中的结构可以简化为下面的格式，定义一个**robot**标签，在标签中定义**base\_link**和**right\_front\_wheel**两个标签，两个标签的后面跟着描述**base\_link**和**right\_front\_wheel**关系的**joint**

<?xml version="1.0"?> 
    <robot name="smartcar">
        <link name="base_link">
    	...
    	</link>
    	
    	<link name="right_front_wheel">  
    	...
    	</link>
    	
    	<joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">  
    	...
    	</joint>
    </robot>

在link中定义了小车的外观，以**base\_link**为例。

在每个信息标签中除了上述的类型外还有其他的信息可以增加，需要的请自行查阅。

在joint中定义两个link的连接信息，以**right\_front\_wheel\_joint**为例。

对上述信息不太清楚的朋友可以再查阅相关资料，或者自己动手修改参数试试便知。

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# 5. 创建launch文件 #

在`/smartcar_description`文件夹下建立`launch`文件夹，并创建智能车的launch文件 `base.urdf.rviz.launch`，描述代码如下：

**在旧版本ROS中使用该语句启动rviz**

**在旧版本ROS中使用该语句启动rviz**

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# 6. rviz模型展示 #

在工作空间`/SmartCar`路径下，先`source`下工作空间的路径

source devel/setup.bash

然后运行`.launch`文件

roslaunch servo_description base.urdf.rviz.launch

这时候你会发现`rviz`会自动打开，rviz的配置如下：

## 6.1 添加Displays ##

自动打开的rviz如下图所示，需要我们自己添加现实的内容，从而显示出小车

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

点击左下角的`Add`添加显示内容到Display

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

选择`RobotModel`，并点击确认添加到Display

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

## 6.2 修改参数 ##

添加过`RobotModel`后rviz显示如下图，这时候还不可以正常显示小车，可以点击Display中“RobotModel”选项，并点击“Status:Error”查看详细错误提示，提示为“No transform from \[base\_link\] to \[map\].”类型，这是需要修改`Fixed Frame`选项。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

修改`Fixed Frame`为`base_link`即可正常显示，如下图。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

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# 7. 可能遇到的问题 #

## 7.1 No transform from \[base\_link\] to \[map\]. ##

*  没有修改`Fixed Frame`,详情请看6.2章节。
 *  `.urdf`文件有误，可以使用下述语句查看

check_urdf smartcar.urdf

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# 参考文献: #

[古月老师博客][Link 1]

[Link 1]: https://blog.csdn.net/hcx25909
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220312/b7f2fd0ffbb74885a9913630ef74d20f.png
[20190305173439988.png]: /images/20220312/c2ec5550dd6b4afda657feba2f0ecf32.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220312/6b7747836b494398a228ba5ee946dd81.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzE2Nzc1Mjkz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220312/7a0a31e8776a4a09b6c704600f455c8c.png
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