🐢0.개요

Gazebo Plugin이란? Gazebo 시뮬레이션 환경에서 다양한 사물의 움직임을 구현하거나, 기능을 구현하는데 사용된다.
로봇의 센서,엑추에이터, 컨트롤러를 구현하는데 활용할 수 있다. Python이나 C++로 작성 될 수 있으며,
이번시간에서 C++로 Plugin을 직접 작성해보면서 Plugin의 역할을 알아보자.

🔌1.Plugin 작성 과정

이번 실습에는 Gazebo의 사물을 정사각형 모양을 그리면서 움직이는 모형을 만들어 볼 예정이다.
아래의 순서대로 진행해보자.

1.1 CMakeList.txt 작성하기

프로젝트의 의존성을 추가하기 위한 CMakeList를 작성한다.
gazebo_plugins,gazebo_ros,roscpp package를 추가해주고 아래와 같이 코드를 작성한다.
⛰️ CMakeList.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(writing_plugins)

find_package(gazebo REQUIRED)

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  gazebo_plugins
  gazebo_ros
  roscpp
)

catkin_package()

include_directories(
	# include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})
list(APPEND CMAKE_CXX_FLAGS "${GAZEBO_CXX_FLAGS}")

add_library(a_model_plugin SHARED src/a_model_plugin.cc)
target_link_libraries(my_gazebo_plugin ${GAZEBO_LIBRARIES})

add_library 라인에 본인이 작성한 플러그인 파일 (a_model_plugin.cc)을 넣어준다.
아래에서 .cc파일을 확인해보자

1.2 .CC 파일 작성

.cc파일에서는 Gazebo의 모델을 컨트롤할 코드를 작성해준다.
Load 함수는 플러그인이 로드 될 때 실행되는 함수이다. 클래스의 변수를 초기화 하여 Gazebo에 알려주는 역할을 한다.
여기에서는 물체의 속도 및 움직이는 시간을 입력하였다.
입력되는 변수가 없다면 초기에 선언한 값을 사용 할 수 있다.

OnUpdate 함수는 Gazebo 시뮬레이션에서 각 타임스탭에서 호출되는 함수이다.
아래와 같이 정사각형으로 움직이게 하기 위해 +x -> +y -> -x -> -y 순으로 동작하게 작성하였다.
🗒a_model_plugin.cc

#include <functional>
#include <gazebo/common/common.hh>
#include <gazebo/gazebo.hh>
#include <gazebo/physics/physics.hh>
#include <ignition/math/Vector3.hh>

namespace gazebo {
class AModelPlugin : public ModelPlugin {
public:
  void Load(physics::ModelPtr _parent, sdf::ElementPtr _sdf) {
    // Store the pointer to the model
    this->model = _parent;
    this->iterations = 10 * 1000;
    if (_sdf->HasElement("iterations")) {
      this->iterations = _sdf->Get<int>("iterations");
    }
    this->linear_vel = 0.1;
    if (_sdf->HasElement("linear_vel")) {
      this->linear_vel = _sdf->Get<double>("linear_vel");
    }

    // Listen to the update event. This event is broadcast every simulation
    // iteration.
    this->updateConnection = event::Events::ConnectWorldUpdateBegin(
        std::bind(&AModelPlugin::OnUpdate, this));
  }

  // Called by the world update start event
public:
  void OnUpdate() {
    // Apply a small linear velocity to the model.
    if ((counter / iterations) % 4 == 0) {
      this->model->SetLinearVel(
          ignition::math::Vector3d(this->linear_vel, 0, 0));
    } else if ((counter / iterations) % 4 == 1) {
      this->model->SetLinearVel(
          ignition::math::Vector3d(0, this->linear_vel, 0));
    } else if ((counter / iterations) % 4 == 2) {
      this->model->SetLinearVel(
          ignition::math::Vector3d(-this->linear_vel, 0, 0));
    } else if ((counter / iterations) % 4 == 3) {
      this->model->SetLinearVel(
          ignition::math::Vector3d(0, -this->linear_vel, 0));
    }

    counter++;
  }
  // Pointer to the model
private:
  physics::ModelPtr model;

private:
  double linear_vel;
  int iterations;
  int counter;
  // Pointer to the update event connection
private:
  event::ConnectionPtr updateConnection;
};

// Register this plugin with the simulator
GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN(AModelPlugin)
} // namespace gazebo

1.3 .world

world 에서 물체의 속성과 적용할 플러그인을 선언하였다.
.cc의 변수를 plugin tag 내에 삽입하여 해당 값을 사용 할 수 있게 한다.
🌍model.world

...
        <model name="a_barrier">
            <pose>2 2 0.5 0 0 0</pose>
            <static>false</static>
            <include>
                <uri>model://person_walking</uri>
            </include>

            <!-- import plugin -->
            <plugin name="liba_model_plugin" filename="liba_model_plugin.so">
                <linear_vel>0.2</linear_vel>
                <iterations>2500</iterations>
            </plugin>
        </model>
...

1.4 Plugin 경로 설정

Gazebo에 사용할 Plugin의 경로를 알려주기 위해 터미널에 아래와 같이 입력한다.

export GAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PLUGIN_PATH}:~/sim_ws/devel/lib

🚗2.실행화면

launch파일을 작성하여 실행화면을 확인해보자.

조금 속도가 느리지만 정사각형 형태를 그리면서 잘 동작하는 것을 확인 할 수 있다.

속도가 많이 느려서 아래와 같이 조정하였다.
linear_vel = 5.0 값 iterations = 1000

🌍model.world

...
<linear_vel>5.0</linear_vel>
<iterations>2500</iterations>
...

아래와 같이 코드를 수정하여 물체를 사람으로 변경하여 움직이게 할 수 있다.

🌍model.world

...
		<model name="human">
            <pose>2 2 0.5 0 0 0</pose>
            <static>false</static>
            <include>
                <uri>model://person_walking</uri>
            </include>

            <!-- import plugin -->
            <plugin name="liba_model_plugin" filename="liba_model_plugin.so">
                <linear_vel>5.0</linear_vel>
                <iterations>1000</iterations>
            </plugin>
        </model>
...

box객체를 밀어내는 사람의 모습을 확인 할 수 있었다.