Gazebo의 ROS 노드

Gazebo 관련 ROS Topic

• 빈 월드에 Box를 삽입하고, 터미널에서 /gazebo/model_states 토픽 확인

$ roslaunch robot_description empty_world.launch
$ rqt_graph

$ rostopic echo /gazebo/model_states

• /gazebo/set_model_state 퍼블리싱

$ rostopic pub /gazebo/set_model_state gazebo_msgs/ModelState "model_name: unit_box

Gazebo 관련 ROS Service

$ rosservice call /gazebo/...

• /gezebo/pause_physics: 물리 업데이트를 일시 중지

• /gazebo/unpause_physics: 물리 업데이트를 재개

• /gazebo/reset_simulator: 시간을 포함한 전체 시뮬레이션을 재설정

• /gazebo/reset_world: 모델의 포즈를 재설정

Gazebo Tag

Name	Type	설명
material	value	시각적 요소의 재질
gravity	bool	중력 사용 여부
dampingFactor	double	링크 속도의 지수적 감쇠 - 주어진 값과 이전 링크 속도를 (1-dampingFactor)로 곱합니다.
maxVel	double	최대 접촉 보정 속도 절단 항목
minDepth	double	접촉 보정 임펄스가 적용되기 전에 허용되는 최소 깊이
mu1	double	Open Dynamics Engine (ODE)에 의해 정의된 주요 접촉 방향에 대한 마찰 계수 μ
mu2
fdir1	string	충돌 로컬 참조 프레임에서 mu1의 방향을 지정하는 3-튜플
kp	double	ODE에 정의된 강체 접촉의 접촉 강도 k_p 및 감쇠 k_d
kd
selfCollide	bool	참이면 모델 내의 다른 링크와 충돌할 수 있음
maxContacts	int	두 엔터티 간에 허용되는 최대 접촉 수. 이 값은 물리에서 정의된 max_contacts 요소를 무시함
laserRetro	double	레이저 센서에 의해 반환된 강도 값

Pre-defined materials

https://wiki.ros.org/simulator_gazebo/Tutorials/ListOfMaterials

$ gedit /usr/share/gazebo-9/media/materials/scripts/gazebo.material

    <gazebo reference="link_chassis">
        <material>Gazebo/Blue</material>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_caster_wheel">
        <material>Gazebo/Grey</material>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_left_wheel">
        <material>Gazebo/Black</material>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_right_wheel">
        <material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>

Friction

   <gazebo reference="joint_chassis_caster_wheel">
        <preserveFixedJoint>true</preserveFixedJoint>
    </gazebo>

• SDF 변환에서 link_chassis 와 link_caster_wheel이 분리된 상태로 유지
• Gazebo에서는 고정 조인트로 묶인 링크로 병합하여 chassis 마찰을 설정하지 않고 caster_wheel의 마찰을 줄일 수 있다.

    <gazebo reference="link_chassis">
        <material>Gazebo/Blue</material>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_caster_wheel">
        <material>Gazebo/Grey</material>
        <mu1>0</mu1>
        <mu2>0</mu2>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_left_wheel">
        <material>Gazebo/Black</material>
        <mu1>1</mu1>
        <mu2>1</mu2>
    </gazebo>
    <gazebo reference="link_right_wheel">
        <material>Gazebo/Black</material>
        <mu1>1</mu1>
        <mu2>1</mu2>
    </gazebo>

• link_caster_wheel, link_left_wheel, link_right_wheel 마찰 설정
  

Ros Plugin - Robot Differential Driver

https://classic.gazebosim.org/tutorials?tut=ros_gzplugins

    <!-- Robot Differential Driver -->
    <gazebo>
        <plugin filename="libgazebo_ros_diff_drive.so" name="differential_drive_controller">
            <alwaysOn>true</alwaysOn>
            <updateRate>20</updateRate>
            <leftJoint>joint_chassis_left_wheel</leftJoint>
            <rightJoint>joint_chassis_right_wheel</rightJoint>
            <wheelSeparation>1.66</wheelSeparation>
            <wheelDiameter>0.8</wheelDiameter>
            <torque>10</torque>
            <commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
            <odometryTopic>odom</odometryTopic>
            <odometryFrame>odom</odometryFrame>
            <robotBaseFrame>link_chassis</robotBaseFrame>
        </plugin>
    </gazebo>

move_simple.py

#!/usr/bin/env python3

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
from nav_msgs.msg import Odometry

def odom_callback(msg):
    rospy.loginfo('X: %s / Y: %s' % (round(msg.pose.pose.position.x, 2), round(msg.pose.pose.position.y,2)))

def main():
    odom_sub = rospy.Subscriber('odom', Odometry, odom_callback)
    twist_pub = rospy.Publisher('cmd_vel', Twist, queue_size=10)

    rospy.init_node('move_simple_node', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10) # 10hz

    while not rospy.is_shutdown():
        vel_msg = Twist()
        vel_msg.linear.x = 0.3
        vel_msg.angular.z = 0.3

        twist_pub.publish(vel_msg)
        rate.sleep()

if __name__=='__main__':
    try:
        main()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

Ros Plugin - Robot Laser Sensor

move_with_laser.py

#!/usr/bin/env python3

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist
from sensor_msgs.msg import LaserScan

def laser_callback(msg):
    rospy.loginfo('Minimum distance is: %s' % min(msg.ranges))

def main():
    laser_sub = rospy.Subscriber('laser/scan', LaserScan, callback=laser_callback)
    twist_pub = rospy.Publisher('cmd_vel', Twist, queue_size=10)

    rospy.init_node('move_with_laser_node', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(10) # 10hz

    while not rospy.is_shutdown():
        twist_msg = Twist()
        twist_msg.linear.x = 0.3
        twist_msg.angular.z = 0.3
        twist_pub.publish(twist_msg)
        rate.sleep()

if __name__=='__main__':
    try:
        main()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

XACRO

http://www.ros.org/wiki/xacro

로봇 모델링과 설명을 쉽게 관리하기 위한 XML 기반의 마크업 언어입니다.
xacro는 주로 로봇 모델링에 사용되며, URDF와 통합하여 로봇을 효과적으로 설명하고 관리할 수 있도록 도와줍니다.

• 매크로 지원: xacro는 매크로 기능을 제공하여 반복적이고 재사용 가능한 코드 블록을 정의할 수 있습니다. 이는 로봇 모델을 단순화하고 가독성을 높이는 데 도움이 됩니다.
• 파라미터화: xacro 파일은 파라미터를 사용하여 로봇의 여러 부분을 조절할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 설정에 대응하는 유연한 모델을 만들 수 있습니다.
• Include 기능: 다른 xacro 파일이나 URDF 파일을 include하여 로봇 모델을 구성하는 데 사용할 수 있습니다. 이를 통해 모델을 모듈화하고 재사용성을 높일 수 있습니다.

robot.xacro

<robot name="robot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">

    <xacro:include filename="$(find robot_description)/urdf/robot.gazebo" />

    <!-- Parameters -->
    <xacro:property name="chassis_mass" value="10" />
    <xacro:property name="pi" value="3.1415926535897931"/>

    <!-- Link - chassis -->
    <link name="link_chassis">
        <inertial>
            <mass value="${chassis_mass}" />
            			...

ROS Plugin - Joint Control

https://wiki.ros.org/ros_control
https://classic.gazebosim.org/tutorials?tut=ros_control