【Gazebo入门教程】第二讲 模型库导入与可视化机器人建模（模型编辑器）

【Gazebo入门教程】第二讲 模型库导入与可视化机器人建模（模型编辑器）

文章目录

一、模型库导入

• 1.1 下载模型文件

此处的模型文件可以自行寻找下载，这里提供一个链接供大家参考，此文件包含许多常用模型，使用时下载为压缩包格式即可，Ubuntu下解压缩、移动文件的指令链接博客：Ubuntu常见指令 ，下载链接如下：

    https://github.com/osrf/gazebo_models

• 1.2 创建models文件夹

   \qquad
  

  指令如下：此处需要注意，gazebo文件夹为隐藏文件，需要

Ctrl + H

解除隐藏

cd /usr/share/gazebo-11
    mkdir -p models

   \qquad
  
 
**此处的gazebo文件夹路径常为/usr/share/gazebo-11等**

• 1.3 拷贝模型文件

1. 将压缩包移动到models文件夹下：

sudomv /home/zhaoxu/Downloads/gazebo_models_master.zip /usr/share/gazebo-11/models

1. 解压压缩包：转移到指定目录下，使用如下解压指令

sudounzip gazebo_models_master.zip

• 1.4 测试

   \qquad
  

  打开gazebo，在INSERT面板中选择模型导入（需要增加对应路径），效果如下：

二、模型编辑器（以轮式车辆构造为例）

1. 用户界面介绍

• 进入模型编辑器：

1. 顶部菜单栏点击Edit，选择Model Editor
2. 使用热键Ctrl + M

   \qquad
  
 
**注意：进入模型编辑器后主界面仿真将会暂停，底部工具栏会隐藏，其余与主界面很相似，具体如下**

① 工具栏：编辑模型的工具

   \qquad
  
 
工具包含与场景对象交互的工具，从左到右分别是：

平移、缩放、旋转、撤销与重做、复制和粘贴、对齐、捕捉、视图调整及联合创建

② 调色板：左面板

   \qquad
  
 
左面板具体包含INSERT选项卡和MODEL选项卡，具体介绍如下


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 （1）INSERT选项卡

• 基本功能：将新零件（链接和模型）添加到模型编辑器，具体部分如下；

1. 简单形状：基本几何形状，在模型中形成链接；
2. 自定义形状：从模型链接中导入自定义网格，支持COLLADA（.dae），3D Systems（.stl），Wavefront（.obj）和W3C SVG（.svg）文件
3. 模型数据库：模型列表，可按与简单形状相同方式插入；

   \qquad
  
 
 （2）MODEL选项卡

• 基本功能：设置模型名称和基本参数，显示模型中的链接、关节、模型约束和插件

   \qquad
  

  注意：修改参数使用Link Inspector，打开方式如下，具体内部界面在实例中解释：

1. 双击模型列表中的项目；
2. 右键单击列表中的项目，选择Open Link Inspector；
3. 双击场景中的项目；
4. 右键单击场景中的项目，选择Open Link Inspector；

③ 可视化建模的缺陷：需要通过SDF文件完成

1. 无法编辑嵌套模型及其中的链接；
2. 无法添加和编辑类似于“平面、折线”等几何图形；
3. 不支持高度图、CAD等功能；

2. 轮式车辆实例分析

（1）底盘

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 ① 创建底盘（INSERT）


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 左侧面板的**INSERT**选项卡，单击**box**图标，拖动移到场景中的目标位置，单击释放：

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 ② 调整底盘尺寸（工具栏缩放）


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 首先选中**缩放工具**，然后在主界面选中底盘，出现RGB标记，**红色标记代表X轴，绿色代表Y，蓝色代表Z**，单击拖动对应标记缩放底盘，目标2m长（地面网格单位1m），高度为原本一半；

   \qquad
  
 
 ③ 修改底盘位置（**Link Inspector**）


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 打开底盘对应的关节检查器，其中**Link负责设置质量惯性密度等特性，Visual负责设置形状尺寸，Collision负责设置碰撞边界**，此处需要修改Link选项卡中的Pose参数，修改Z = 0.4m，然后选择OK保存更改并退出

（2）前轮

   \qquad
  
 
 ① 插入并修改轮子（INSERT&Link Inspector）


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 首先从**INSERT**选项卡中插入圆柱体（最左侧简单形状），紧接着使用**Link Inspector**进行修改，将**Pose中的Roll角**调整为1.5707rad即90°，然后打开**Visual**栏，展开可视项，将**Geometry中的Radius和Length**分别调整为0.3m和0.25m，同样打开**Collision**栏，重复Visual中的操作，保存并关闭

注意：第一步是为了旋转圆柱，第二步是为了调整视觉尺寸，第三步是调整碰撞模拟尺寸

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 （如果visual和collision有差别，会出现圆柱内套圆柱即穿模的情况）

   \qquad
  
 
 ② 复制轮子并构建关节联系（**Create Joint**）


 
  
   
  
  
   \qquad
  
 
 首先，选中轮子后，选中工具栏中的复制图标，然后单击粘贴图标在场景中插入复制轮：

   \qquad
  
 
 给车轮和底盘间添加关节，单击工具栏上的Joint图标，进入**Create Joint**框：单击**底盘**将其设置为**父代**，单击**轮子**设置为**子代**，Joint Types选择为**Revolute**（旋转关节）

   \qquad
  
 
 配置旋转轴：将**Joint axis**修改为Z（0，0，1）；对齐车轮与底盘：使用**Joint Creation**中的Align links，单击**X Align Max**（x栏的第三个），单击**Y Align Max**（Y栏的第三个），并选中右侧**Reverse**，将轮子的最小值（最大值的反方向）与底盘的最大值对齐，完成后将另一个轮子重复操作（此时**Y Align Max**应选第一个）

注意：为位置标准化，可将底盘位置设置为（2.0，0.787，0.332），设置好关节后将两个前轮高度设为0.3m

（3）万向轮

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首先插入一个球体，设置球体半径为0.2m，紧接着创建关节，注意：Joint types需为**Bal**l，x轴最小对齐，y轴居中对齐，最后将小球的Z调整为0.2m即可（可从model栏中选中小球）

（4）传感器

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 在INSERT中Model Database找到已有库，添加深度相机（Depth Camera），平移放置在大概y轴中间、小车上方，紧接着创建固定关节，令**Joint types**为**Fixed**即可，图示如下：

（5）插件（增强模型）

   \qquad
  
 
 在左侧栏中MODEL选项卡，在Model Plugins下单击Add按钮，进入Model Plugin Inspector界面，按照下图所示添加插件并保存即可：

注意：Filename对应于本地计算机上存储的插件库的实际文件名。它以动态链接的共享库的形式存在，因此具有命名约定和扩展名.so（在Linux上），且由于Innerxml字段留空，在使用follower插件的情况下，它会对其附加的模型类型做出许多假设，并尝试自动找到关节和传感器

（6）保存模型

   \qquad
  
 
 File菜单中选择Save As来保存模型，保存后再次进入 File菜单中选择Exit Model Editor退出模型编辑器回归仿真界面，可以通过插入其他物体开启播放观察汽车移动，编辑模型则需要右键单击小车并选择Edit Model

总结

• 内容分析：本篇博客主要介绍了在Gazebo中如何导入已有的模型库，并根据一个轮式小车的详细实例对Gazebo中的模型编辑器进行了深入详细研究，通过图形化方式创建关节连杆，并通过设置关节等完成机器人连接，最后添加相应传感器和插件实现机器人的运动和其他功能，下节博客将会讲述如何使用SDF文件在Gazebo中建立机器人模型并完成仿真，敬请期待。

• 注意：本文参考了Gazebo官方网站以及古月居中的Gazebo有关教程，主要目的是方便自行查询知识，巩固学习经验，无任何商业用途