【嵌入式应用学习笔记05】ROS仿真配置及控制小车_如何用ros控制小车

使用ROS系统配置仿真环境使建模小车运动

在本教程中，我们将介绍如何使用ROS（Robot Operating System）系统配置仿真环境，以实现建模小车的运动。ROS是一个用于机器人软件开发的框架，它提供了一套用于管理硬件、驱动程序和应用程序的工具和库。通过使用ROS，我们可以更方便地开发和测试机器人应用程序。

准备工作

在开始之前，请确保您已经安装了以下软件：

1. ROS：请根据您的操作系统安装相应版本的ROS。本教程将使用ROS Kinetic Kame版本。
2. Gazebo：这是一个用于机器人仿真的开源3D模拟器。请根据您的操作系统安装Gazebo 7或更高版本。
3. URDF：这是一个用于描述机器人模型的XML格式。我们将使用URDF来定义我们的小车模型。

创建小车模型

首先，我们需要创建一个小车的URDF模型。以下是一个简单的两轮驱动小车的URDF文件示例：

<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
  <link name="base_link">
    <collision shape="box" size="1 1 0.5"/>
    <visual shape="box" size="1 1 0.5"/>
    <inertial>
      <mass value="1"/>
      <inertia ixx="0.1" ixy="0" ixz="0" iyy="0.1" iyz="0" izz="0.1"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="base_joint" type="fixed">
    <parent link="base_link"/>
  </joint>

  <link name="left_wheel">
    <collision shape="cylinder" radius="0.25" length="0.5"/>
    <visual shape="cylinder" radius="0.25" length="0.5"/>
    <inertial>
      <mass value="0.1"/>
      <inertia ixx="0.001" ixy="0" ixz="0" iyy="0.001" iyz="0" izz="0.001"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="left_wheel_joint" type="revolute">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="left_wheel"/>
    <origin xyz="-0.5 0 0.25"/>
  </joint>

  <link name="right_wheel">
    <collision shape="cylinder" radius="0.25" length="0.5"/>
    <visual shape="cylinder" radius="0.25" length="0.5"/>
    <inertial>
      <mass value="0.1"/>
      <inertia ixx="0.001" ixy="0" ixz="0" iyy="0.001" iyz="0" izz="0.001"/>
    </inertial>
  </link>

  <joint name="right_wheel_joint" type="revolute">
    <parent link="base_link"/>
    <child link="right_wheel"/>
    <origin xyz="0.5 0 0.25"/>
  </joint>
</robot>
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将此文件保存为car.urdf，并将其放在~/catkin_ws/src/your_package_name/urdf目录下。

创建仿真环境

接下来，我们需要创建一个Gazebo仿真环境。首先，打开一个终端，然后运行以下命令：

$ cd ~/catkin_ws/src/your_package_name/worlds
$ touch car_gazebo.world
$ chmod +x car_gazebo.world
$ nano car_gazebo.world
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在car_gazebo.world文件中，添加以下内容：

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.6">
  <world name="default">
    <model name="car">
      <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
      <link name="link">
        <collision>
          <geometry>
            <box size="1 1 1"/>
          </geometry>
        </collision>
        <visual>
          <geometry>
            <box size="1 1 1"/>
          </geometry>
        </visual>
      </link>
      <link name="base_link">
        <collision>
          <geometry>
            <box size="1 1 0.5"/>
          </geometry>
        </collision>
        <visual>
          <geometry>
            <box size="1 1 0.5"/>
          </geometry>
        </visual>
      </link>
      <joint name="base_joint" type="fixed">
        <parent link="link"/>
        <child link="base_link"/>
      </joint>
      <plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
        <robotNamespace>/your_package_name</robotNamespace>
      </plugin>
    </model>
  </world>
</sdf>
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将此文件保存并关闭。现在，我们已经创建了一个包含我们小车模型的Gazebo仿真环境。

启动仿真环境

要启动仿真环境，请在终端中运行以下命令：

$ source devel/setup.bash
$ roslaunch your_package_name gazebo.launch world_name:=car_gazebo.world model_name:=car.urdf.xacro
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这将启动Gazebo仿真器，并在其中加载我们的小车模型。您应该能够在Gazebo窗口中看到您的小车。

控制小车运动

现在，我们需要使用ROS来控制小车的运动。为此，我们将使用teleop_twist_keyboard节点，它允许我们使用键盘输入来控制小车的速度和转向。

首先，运行以下命令以启动teleop_twist_keyboard节点：

$ rosrun teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard.py _kbod_cmd_vel:=/your_package_name/cmd_vel _kbod_odom:=/your_package_name/odom
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现在，您可以使用键盘上的箭头键来控制小车的运动。向上箭头键表示向前移动，向下箭头键表示向后移动，向左和向右箭头键分别表示左转和右转。

恭喜！您已经成功使用ROS系统配置了仿真环境，并使建模小车运动起来。您可以继续在此基础上添加更多功能，如避障、路径规划等，以进一步完善您的小车项目。