仿真 - Gazebo仿真

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小牛编辑

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2023-12-01

Gazebo是一个自主机器人3D仿真环境。它可以与ROS配套用于完整的机器人仿真，也可以单独使用。本文简要介绍单独的使用方法。

{% raw %}

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{% endraw %}

{% mermaid %}
graph LR;
Gazebo—>插件;
插件—>MAVLink;
MAVLink—>SITL;
{% endmermaid %}

安装

需要安装Gazebo和我们的仿真插件。

提示推荐使用Gazebo 7（最低使用Gazebo 6）。如果你的Linux操作系统安装的ROS版本早于Jade，请先卸载其绑定的旧版本Gazebo (sudo apt-get remove ros-indigo-gazebo)，因为该版本太老了。

Mac OS

Mac OS需要安装Gazebo 7，相应的需要安装xquartz，并且在没有OpenCV时无法运行。

brew cask install xquartz
brew install opencv
brew install gazebo7

Linux

PX4 SITL使用Gazebo仿真软件，但不依赖ROS。但是也可以像普通飞行代码一样与ROS连接进行仿真。

ROS 用户

如果你计划与ROS一起用PX4，确保按照Gazebo 7版本指南进行配置。

正常安装

按照Linux安装指导安装Gazebo 7。

确保gazebo7和libgazebo7-dev都装上了。

进行仿真

在PX4固件源文件的目录下运行一种机架类型（支持四旋翼、固定翼和垂直起降，含光流）的PX4 SITL。

注意：您可以使用下面的说明来保持Gazebo运行，并且只用重新启动PX4。

四旋翼

cd ~/src/Firmware
make posix_sitl_default gazebo

四旋翼带光流模块

cd ~/src/Firmware
make posix gazebo_iris_opt_flow

3DR Solo

cd ~/src/Firmware
make posix gazebo_solo

Gazebo仿真 - 图1

标准直升机

make posix gazebo_plane

Gazebo仿真 - 图2

标准垂直起降飞机

make posix_sitl_default gazebo_standard_vtol

Gazebo仿真 - 图3

立式垂直起降

make posix_sitl_default gazebo_tailsitter

Gazebo仿真 - 图4

Ackerman车

make posix gazebo_rover

Gazebo仿真 - 图5

更改世界背景

当前的默认世界是位于世界目录中的iris.world。iris.world中的默认环境使用高度图作为地面。使用距离传感器时，遇到这样的地面往往很难取得理想的效果。如果在该高度图中出现和预期不一致的结果，建议将iris.model中的模型从irregular_ground更改为asphalt_plane。

起飞

提示如果你在运行的时候遇到错误或缺少依赖，确保你是按照安装文件和代码安装的。

接着会启动PX4 shell:

[init] shell id: 140735313310464
[init] task name: px4
______  __   __    ___
| ___ \ \ \ / /   /   |
| |_/ /  \ V /   / /| |
|  __/   /   \  / /_| |
| |     / /^\ \ \___  |
\_|     \/   \/     |_/
px4 starting.
pxh>

Note 右击四旋翼模型可以从弹出的菜单中启用跟随模式，这将会始终保持飞行器在视野中。

Gazebo UI

一旦完成初始化，系统将会打印出起始位置(telem> home: 55.7533950, 37.6254270, -0.00)。你可以通过输入下面的命令让飞行器起飞：

pxh> commander takeoff

提示： QGroundControl(QGC)支持手柄或拇指手柄。为了使用手柄控制飞行器，要将系统设为手动飞行模式（如 POSCTL，位置控制），并从QGC的选项菜单中启用拇指手柄。

设置自定义起飞位置

SITL Gazebo中的默认起飞位置可以使用环境变量来覆盖。

要设置的变量有： PX4_HOME_LAT, PX4_HOME_LON, and PX4_HOME_ALT.

举个例子

export PX4_HOME_LAT=28.452386
export PX4_HOME_LON=-13.867138
export PX4_HOME_ALT=28.5
make posix gazebo

单独启动Gazebo和PX4

对于扩展开发会话(development sessions)，单独启动Gazebo和PX4可能会更为方便，甚至还可以从IDE中启动。

除了现有的使用px4参数运行sitl_run.sh来加载正确的模型的cmake 目标(target)之外，它还创建了一个名为px4_的启动器目标(launcher targets)(这是原始sitl px4应用程序的thin wrapper)。这个thin wrapper只是简单地嵌入应用程序参数，如当前工作目录和模型文件的路径。

如何使用

通过终端运行gazebo（或任何其他模拟器）服务器(server)和客户端(client)查看器：
```
make posix_sitl_default gazebo_none_ide
```
在您的IDE中选择您要调试的px4_ 目标（例如px4_iris）
直接从IDE启动调试会话(session)

这种方法显着减少了调试周期时间，因为模拟器（例如Gazebo）总是在后台运行，并且您只用重新运行非常light的px4进程。

扩展和自定义

为了扩展和定制仿真接口，编辑Tools/sitl_gazebo文件夹中的文件。这些代码可以从Github上的sitl_gazebo repository访问。

提示构建系统强制检查所有依赖的子模块，包括仿真软件。虽然这些文件夹中文件的改变不会被覆盖，但当这些改变被提交的时候子模块需要在固件库中以新的hash注册。为此，输入git add Tools/sitl_gazebo 进行提交。这样仿真软件的GIT hash就会被更新。

与ROS连接

仿真可以像真实的飞控一样与ROS连接