Gz Sim（Gazebo Harmonic）

Gz Sim（Gazebo Harmonic 及之後的版本（ROS2 Jazzy及之後的版本））

新版Gazebo 是 ROS2 中使用的全新機器人仿真工具，它是 Gazebo 的升級版本。在Humble他叫Ignition Gazebo(也叫Gazebo Fortress)，在Jazzy中叫Gazebo Harmonic(去掉了Ignition的名字)(https://community.gazebosim.org/t/a-new-era-for-gazebo/1356)。它具備更好的性能和可用性，並通過緊密集成 ROS2 來提供強大的仿真環境。

Gazebo安裝與運行

官方教程： https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Advanced/Simulators/Gazebo/Gazebo.html

下面這個網站是官方教程(ROS2 Jazzy 的 Gazebo Harmonic)：

https://gazebosim.org/docs/harmonic/getstarted/

https://gazebosim.org/docs/harmonic/library_reference_nav/

源碼：https://github.com/gazebosim/docs/blob/master/harmonic/tutorials

安裝

Gazebo 是不依賴於ROS2的一個獨立的項目，可以獨自安裝。但是如果安裝了ROS2，在ROS2存儲庫中已經集成了對應版本的 Gazebo，可以調用如下指令直接安裝：

# 通用命令
sudo apt install ros-${ROS_DISTRO}-ros-gz

# Humble版本
sudo apt install ros-humble-ros-gz

# Jazzy版本
sudo apt install ros-jazzy-ros-gz

運行

Gazebo 安裝完畢之後，可以通過兩種方式啓動。

方式1，以Gazebo 的方式啓動，指令如下：

# Humble版本
ign gazebo

# Jazzy版本
gz sim

方式2，以ROS2的方式 啓動，指令如下 ：

ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py

二者運行結果一致，如下圖所示：在彈出窗口中，選擇仿真環境然後點擊run按鈕即可運行。

界面介紹

接下來以Empty仿真環境為例，介紹一下Gazebo的界面組成。

注意：如果你的Gazebo不卡，但是Gazebo巨卡的話，請確認Gazebo是以獨顯打開的，而不是核顯。

如果不會切換應用顯卡，可以直接把核顯關閉掉，從混合輸出切換為獨立顯卡輸出。

工具欄

• 頂部的工具欄包含兩個按鈕，左側的文件菜單按鈕（水平條紋）和右側的插件按鈕（垂直省略號）。

1. 文件菜單按鈕（水平條紋）

• 文件菜單按鈕包含將仿真環境保存到文件、保存和加載界面配置以及自定義界面樣式等設置。

2. 右側的插件按鈕（垂直省略號）

• 插件按鈕列出了所有可用的插件。點擊後會彈出插件列表，向下滾動此列表以查看所有插件。 當選擇一個時，其界面將出現在右側面板中。

3D視窗

• 左上方工具欄包含多種幾何體（球體、框體、圓柱體）按鈕和變換控件。通過集合體按鈕可以直接將盒子、球體或圓柱體模型插入仿真環境。只需單擊要插入的形狀，然後將其放入環境中。該形狀將自動捕捉到地平面上。

• 主視圖會顯示仿真環境，我們可以通過鼠標以不同方式來導航場景，相關操作如下：

左键单击：选择实体
右键单击：打开带有选项的菜单：
   Move to：移动到以实体为中心的场景
   Follow：选择一个实体让视图保持居中，无论是移动还是平移
   Remove：从模拟中删除实体
   Copy：复制实体
   Past: 粘贴实体
   View：显示实体的重心（Center of Mass）、碰撞边界（Collisions）、惯性（Inertia）、
         关节（Joints）、坐标系（Frames）、透明度（Transparent）、线框（Wireframe）等属性
左键单击并拖动：在场景中平移
右键单击并拖动：放大和缩小
滚轮向前/向后：放大和缩小
滚轮单击并拖动：旋转场景

• 想移動這個球，需要點左上角的移動模式，再左鍵單擊選中物體

• 在視窗的底部，從左到右分別是是播放、步長按鈕和實時因子（Real-Time Factor，RTF）。點擊播放按鈕將開始運行仿真環境， 再次點擊可以暫停運行。步長按鈕用於設置仿真時間的離散單位，可以通過將鼠標懸停在按鈕上來自定義步長。實時因子表示仿真運行速度相對於真實時間的比例。

右側面板

右側面板用於顯示插件，當前仿真環境默認包含兩個插件：Model和Entity Tree。

• Entity Tree 中會顯示仿真環境中的實體列表；
• 點擊Entity Tree中的實體後，可以在Model中顯示該實體的相關信息。
• 也可以按住 Ctrl 並單擊以選擇多個實體；
• 還可以右鍵單擊任何插件以打開基本設置或關閉。

在Gazebo中內置了許多插件，可以點擊工具欄的右側按鈕自行添加，比如：可以選擇 Grid Config 插件調整世界網格的特徵，包括單元格大小、網格位置、單元格計數、或顏色等。

後期隨着應用的深入，也會陸續介紹其他一些插件。

與ROS2集成

本節將介紹如何實現Ignition Gazebo與ROS2的集成，以實現二者之間的交互，比如，可以通過ROS2的鍵盤控制節點控制機器人運動，並且在rviz2中顯示機器人的里程計(odom)數據。其流程大致如下：

1. 啓動 Ignition Gazebo 仿真環境；
2. 通過 ros_gz_bridge 建立 ROS2 與 Ignition Gazebo 的連接；
3. 啓動 ROS2 相關節點實現與 Ignition Gazebo 的數據收發。

Ignition Gazebo與ROS2的的所有集成實現，基本都遵循上述流程。

啓動仿真環境

在 Ignition Gazebo 安裝時，已經內置了一些仿真環境，直接啓動即可。在此我們可以使用名為visualize_lidar.sdf的仿真文件，該文件對應的仿真環境中包括了差速機器人以及激光雷達的仿真。啓動指令如下：

ign gazebo -v 4 -r visualize_lidar.sdf
#或者
gz sim -v 4 -r visualize_lidar.sdf

或者也可以以ROS2 launch的方式啓動，指令如下：

ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py gz_args:="-v 4 -r visualize_lidar.sdf"

兩種方式本質相同，都是啓動了Ignition Gazebo並且加載了visualize_lidar.sdf文件。

建立連接

雖然仿真環境中的機器人已經配置了運動控制插件，可以通過/model/vehicle_blue/cmd_vel話題訂閲速度指令並運動，但是Gazebo與ROS2中的消息格式並不一致，所以還需要通過ros_gz_bridge這一橋接功能包，實現二者之間消息的轉換，調用指令如下：

ros2 run ros_gz_bridge parameter_bridge /model/vehicle_blue/cmd_vel@geometry_msgs/msg/Twist]gz.msgs.Twist

通過該指令可以將發佈在/model/vehicle_blue/cmd_vel話題上的geometry_msgs/msg/Twist類型的ROS2消息轉換成可以被Gzebo識別的gz.msgs.Twist類型的消息。

啓動ROS2節點

啓動ROS2的鍵盤控制節點，並將話題重映射為/model/vehicle_blue/cmd_vel，指令如下：

ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard --ros-args -r /cmd_vel:=/model/vehicle_blue/cmd_vel

接下來就可以使用鍵盤控制機器人運動了。

ros_gz_bridge

ros_gz_bridge是連接ROS2與Gazebo的橋樑，ROS2與Gazebo使用的消息並不兼容，必須通過ros_gz_bridge進行轉換。

ros_gz_bridge使用語法

ROS2與Gazebo的橋接是通過ros_gz_bridge包中的parameter_bridge節點實現，其使用語法如下：

parameter_bridge [<topic@ROS2_type@Gz_type> ..]  [<service@ROS2_srv_type[@Gz_req_type@Gz_rep_type]> ..]

在話題Topic中， 第一個@ 符號是話題名稱和消息類型的 分隔符 。

第一個@符號後面是ROS消息類型。

ROS消息類型後面是@、[或]符號：

• @ 表示雙向橋接；
• [ 表示從Gazebo到ROS的橋接；
• ] 表示從ROS到Gazebo的橋接。

方向符號後是Gazebo Transport消息類型。

（兩個@不是同一個含義）

在服務Service中， 第一個@ 符號是服務名稱和類型的 分隔符 。

第一個@符號後面是ROS服務類型。可以選擇地包括Gazebo請求和響應類型，在它們之間用@符號分隔。

僅 支持將Gazebo服務公開為ROS服務，即ROS服務將請求轉發到Gazebo服務，然後將響應轉發回ROS客户端。

雙向橋接示例：

parameter_bridge /chatter@std_msgs/msg/String@gz.msgs.StringMsg

從Gazebo到ROS的橋接示例：

parameter_bridge /chatter@std_msgs/msg/String[gz.msgs.StringMsg

從ROS到Gazebo的橋接示例：

parameter_bridge /chatter@std_msgs/msg/String]gz.msgs.StringMsg

服務橋接示例：

parameter_bridge /world/default/control@ros_gz_interfaces/srv/ControlWorld
或者：
parameter_bridge /world/default/control@ros_gz_interfaces/srv/ControlWorld@gz.msgs.WorldControl@gz.msgs.Boolean

ros_gz_bridge支持的消息類型

以下列出 Jazzy 當前常用和官方文檔中列出的部分映射；完整映射以 ros2 run ros_gz_bridge parameter_bridge -h 和 ROS2 對應版本的 ros_gz_bridge 文檔為準。

以下是ROS2與Gazebo中話題消息類型對應表：

還有一些增補的類型

以及服務消息類型對應表：

與ROS2集成優化

在 Gazebo與ROS2集成 實現中需要在終端中使用不同的指令啓動不同模塊，該流程實現稍顯複雜，本節將介紹如何以launch文件的方式進行優化。

新建功能包

請首先調用如下指令創建一個功能包：

ros2 pkg create demo_gazebo_sim

添加目錄

在新建的功能包下添加目錄： launch、rviz、world。並在CmakeLists.txt中添加如下代碼：

install(DIRECTORY rviz world launch DESTINATION share/${PROJECT_NAME})

launch目錄用於存儲launch文件，rviz目錄由於存儲rviz2的配置文件，而world目錄則用於存儲Gazebo仿真環境的相關文件。

rviz目錄中生成rviz2的配置文件

啓動 rviz2，直接將默認配置保存至當前功能包的rviz目錄，保存文件命名為sim.rviz。

複製world文件

在ros安裝路徑下的worlds目錄（/opt/ros/jazzy/opt/gz_sim_vendor/share/gz/gz-sim8/worlds/）中複製visualize_lidar.sdf文件至world目錄。

如果以上路徑下沒有，那可能在ign(humble的)的安裝路徑下：

/usr/share/ignition/ignition-gazebo6/worlds

如果還沒有的話，手動查找一下：

sudo find / -name "visualize_lidar.sdf"

編寫launch文件

launch目錄下新建launch文件gazebo_sim_demo.launch.py，並輸入如下內容：

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.conditions import IfCondition
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource
from launch.substitutions import LaunchConfiguration

from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():

    this_pkg = get_package_share_directory('demo_gazebo_sim')
    pkg_ros_gz_sim = get_package_share_directory('ros_gz_sim')
    world_file = os.path.join(this_pkg,'world','visualize_lidar.sdf')

    gz_sim = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(pkg_ros_gz_sim, 'launch', 'gz_sim.launch.py')),
        launch_arguments={
            'gz_args': '-r ' + world_file
        }.items(),
    )

    # RViz
    rviz = Node(
       package='rviz2',
       executable='rviz2',
       arguments=['-d', os.path.join(this_pkg, 'rviz', 'sim.rviz')],
       condition=IfCondition(LaunchConfiguration('rviz'))
    )

    # Bridge
    bridge = Node(
        package='ros_gz_bridge',
        executable='parameter_bridge',
        arguments=['/model/vehicle_blue/cmd_vel@geometry_msgs/msg/Twist@gz.msgs.Twist',
                   '/model/vehicle_blue/odometry@nav_msgs/msg/Odometry@gz.msgs.Odometry',
                   '/model/vehicle_blue/tf@tf2_msgs/msg/TFMessage[gz.msgs.Pose_V',
                   ],
        parameters=[{'qos_overrides./model/vehicle_blue.subscriber.reliability': 'reliable'}],
        remappings=[
                ('/model/vehicle_blue/tf', '/tf'),
                ('/model/vehicle_blue/cmd_vel','cmd_vel')
            ],
        output='screen'
    )

    return LaunchDescription([
        gz_sim,
        DeclareLaunchArgument('rviz', default_value='true',
                              description='Open RViz.'),
        bridge,
        rviz
    ])

該launch文件中，啓動了Ignition Gazebo仿真環境、通過ros_gz_bridge建立了仿真與ROS2的連接，並且啓動了rviz2節點。其中建立連接時，實現了速度指令、里程計以及座標變換等消息的轉換。

構建

終端中進入當前工作空間，編譯功能包：

colcon build  --packages-select demo_gazebo_sim

執行

終端中進入當前工作空間，調用如下指令執行launch文件：

. install/setup.bash
ros2 launch demo_gazebo_sim gazebo_sim_demo.launch.py

新開終端，啓動鍵盤控制節點：

ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard

再配置rviz2，

1. 將Fixed Frame設置為vehicle_blue/odom，
2. 添加TF插件，
3. 添加Odometry插件並將話題設置為/model/vehicle_blue/odometry， 當通過鍵盤控制發送速度指令時，仿真環境的機器人開始運動，並且在rviz2中可以回顯座標變換以及里程計等消息。

仿真環境創建 SDF文件

前面幾節內容我們使用的是Ignition Gazebo內置的仿真環境，本節開始將介紹如何自行搭建仿真環境。本節案例將仿真一個長10m寬5m的矩形房間。該案例可以先啓動Ignition Gazebo以拖拽的方式搭建仿真環境，然後再修改仿真環境對應的文件以調整細節。

SDF、URDF 和 Xacro 的關係：

• URDF 和 SDF 的區別：
  • 複雜性： SDF 支持的功能更強大，能夠描述完整的仿真環境；URDF 更適合定義機器人模型。
  • 用途： URDF 是 ROS 的標準；SDF 是 Gazebo 的標準。
  • 物理引擎支持： URDF 通過插件支持 Gazebo；SDF 原生支持 Gazebo。
  • 格式轉換： URDF 可以轉換為 SDF（通過 ROS 提供的工具gz sdf -p）。
• Xacro 的作用：
  • Xacro 是 URDF 的生成工具，幫助用户高效編寫 URDF 文件，但它與 SDF 無直接關係。

實踐建議

• 在 Gazebo 仿真中： 如果你用的是 ROS 2 和 Gazebo，可以直接使用 SDF 文件，功能更強大。
• 在 ROS 中： 如果主要用於機器人控制和規劃，推薦使用 URDF 或由 Xacro 生成的 URDF。
• 兩者結合： 使用 URDF 進行控制，使用 SDF 進行仿真。例如，使用 URDF 定義機器人結構後，藉助 Gazebo 插件將其轉換為 SDF。

示例對比

URDF 示例：

<robot name="example_robot">
  <link name="base_link">
    <inertial>
      <mass value="1.0" />
      <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0" />
    </inertial>
  </link>
</robot>

Xacro 示例（生成 URDF）：

<xacro:robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="example_robot">
  <xacro:macro name="base_link" params="mass">
    <link name="base_link">
      <inertial>
        <mass value="${mass}" />
        <inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0" />
      </inertial>
    </link>
  </xacro:macro>

  <xacro:base_link mass="1.0" />
</xacro:robot>

SDF 示例：

<sdf version="1.6">
  <model name="example_robot">
    <link name="base_link">
      <inertial>
        <mass>1.0</mass>
        <inertia>
          <ixx>1.0</ixx>
          <iyy>1.0</iyy>
          <izz>1.0</izz>
        </inertia>
      </inertial>
    </link>
  </model>
</sdf>

1.創建sdf文件

首先請調用指令gz sim啓動Gazebo，選擇Empty仿真環境，然後添加立方體，每一個立方體都對應一堵牆。

上下左右立方體box、box_1、box_2、box_3對應的座標分別為(5.0,0.0,0.5)、(-5.0,0.0,0.5)、(0.0,2.5,0.5)、(0.0,-2.5,0.5)。

（以上座標是指X，Y，Z座標，沒有旋轉度）

保存文件到功能包的world目錄下，保存的文件名稱需要以.sdf為後綴，此處文件名為house.sdf。

<sdf version='1.10'>
  <world name='empty'>
    <physics name='1ms' type='ignored'>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    </physics>
    <plugin name='gz::sim::systems::Physics' filename='gz-sim-physics-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::UserCommands' filename='gz-sim-user-commands-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::SceneBroadcaster' filename='gz-sim-scene-broadcaster-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::Contact' filename='gz-sim-contact-system'/>
    <gravity>0 0 -9.8</gravity>
    <magnetic_field>6e-06 2.3e-05 -4.2e-05</magnetic_field>
    <atmosphere type='adiabatic'/>
    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>
    <model name='ground_plane'>
      <static>true</static>
      <link name='link'>
        <collision name='collision'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='visual'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.8 0.8 0.8 1</ambient>
            <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
            <specular>0.8 0.8 0.8 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <inertial>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
          <mass>100</mass>
          <inertia>
            <ixx>1</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>1</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>1</izz>
          </inertia>
        </inertial>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box'>
      <pose>5.0 0 0.5 -0 0 0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_0'>
      <pose>-5.0 -0 0.50000 -0 0 0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_1'>
      <pose>-0 -2.5 0.5 -0 -0 -0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_2'>
      <pose>-0 2.5 0.5 0 -0 -0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <light name='sun' type='directional'>
      <pose>0 0 10 0 -0 0</pose>
      <cast_shadows>true</cast_shadows>
      <intensity>1</intensity>
      <direction>-0.5 0.1 -0.9</direction>
      <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
      <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
      <attenuation>
        <range>1000</range>
        <linear>0.01</linear>
        <constant>0.90000000000000002</constant>
        <quadratic>0.001</quadratic>
      </attenuation>
      <spot>
        <inner_angle>0</inner_angle>
        <outer_angle>0</outer_angle>
        <falloff>0</falloff>
      </spot>
    </light>
  </world>
</sdf>

2.修改sdf文件

修改sdf文件，調整立方體的尺寸，實現牆體的合圍。在sdf文件中，四個立方體分別對應了四個<model>標籤，其name屬性分別為box、box_1、box_2、box_3，將box和box_1中的<size>1 1 1</size>修改為<size>0.1 5 1</size>，將box_2和box_3中的<size>1 1 1</size>修改為<size>10 0.1 1</size>（注意：每個<model>標籤下，都包含兩個<size>標籤，分別位於<collision>標籤和<visual>標籤下，兩個<size>標籤內容都需要修改）。

修改後與的house.sdf文件內容如下：

<sdf version='1.10'>
  <world name='empty'>
    <physics name='1ms' type='ignored'>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    </physics>
    <plugin name='gz::sim::systems::Physics' filename='gz-sim-physics-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::UserCommands' filename='gz-sim-user-commands-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::SceneBroadcaster' filename='gz-sim-scene-broadcaster-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::Contact' filename='gz-sim-contact-system'/>
    <gravity>0 0 -9.8</gravity>
    <magnetic_field>6e-06 2.3e-05 -4.2e-05</magnetic_field>
    <atmosphere type='adiabatic'/>
    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>
    <model name='ground_plane'>
      <static>true</static>
      <link name='link'>
        <collision name='collision'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='visual'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.8 0.8 0.8 1</ambient>
            <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
            <specular>0.8 0.8 0.8 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <inertial>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
          <mass>100</mass>
          <inertia>
            <ixx>1</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>1</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>1</izz>
          </inertia>
        </inertial>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box'>
      <pose>5.0 0 0.5 -0 0 0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_0'>
      <pose>-5.0 -0 0.50000 -0 0 0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_1'>
      <pose>-0 -2.5 0.5 -0 -0 -0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_2'>
      <pose>-0 2.5 0.5 0 -0 -0</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <light name='sun' type='directional'>
      <pose>0 0 10 0 -0 0</pose>
      <cast_shadows>true</cast_shadows>
      <intensity>1</intensity>
      <direction>-0.5 0.1 -0.9</direction>
      <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
      <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
      <attenuation>
        <range>1000</range>
        <linear>0.01</linear>
        <constant>0.90000000000000002</constant>
        <quadratic>0.001</quadratic>
      </attenuation>
      <spot>
        <inner_angle>0</inner_angle>
        <outer_angle>0</outer_angle>
        <falloff>0</falloff>
      </spot>
    </light>
  </world>
</sdf>

3.編寫launch文件

在launch目錄下新建launch文件gazebo_sim_world.launch.py，並輸入如下內容：

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource

def generate_launch_description():

    this_pkg = get_package_share_directory('demo_gazebo_sim')
    pkg_ros_gz_sim = get_package_share_directory('ros_gz_sim')
    world_file = os.path.join(this_pkg,"world","house.sdf")

    gz_sim = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(pkg_ros_gz_sim, 'launch', 'gz_sim.launch.py')),
        launch_arguments={
            'gz_args': '-r ' + world_file
        }.items(),
    )
    return LaunchDescription([
        gz_sim
    ])

4.構建

終端中進入當前工作空間，編譯功能包：

colcon build  --packages-select demo_gazebo_sim

5.執行

終端中進入當前工作空間，調用如下指令執行launch文件：

. install/setup.bash
ros2 launch demo_gazebo_sim gazebo_sim_world.launch.py

運行結果如下圖所示。

也可以根據個人喜好，繼續設計房間模型。

Gz Sim添加模型

在Gazebo官網提供了許多仿真模型，可以自行下載並使用以優化仿真環境，使其更多樣、美觀且真實。

資源下載

仿真Gazebo的官方模型鏈接：

https://app.gazebosim.org/fuel/models

自行選擇仿真模型點擊進入詳情頁面，然後點擊下載按鈕即可將模型資源保存到本地。

在用户目錄下新建ign_models目錄，將下載的資源解壓縮到該目錄以作備用。 這個目錄的名字隨便起，你想起什麼起什麼，但是前提是純英文，符合Linux命名規則，別有非法。

資源配置

為了可以讓Gazebo識別到模型資源，下一步還需要修改用户目錄下的 .bashrc 文件，添加如下代碼：

# Jazzy版本的宏如下：
export GZ_SIM_RESOURCE_PATH=~/ign_models

# Humble版本一般是下面的
export IGN_GAZEBO_RESOURCE_PATH=~/ign_models

https://gazebosim.org/docs/latest/fuel_insert/

模型添加

終端下進入功能包demo_gazebo_sim的world目錄，使用指令gz sim house.sdf啓動仿真環境，點擊窗口右上的摺疊按鈕，搜索Resource Spawner並打開，點擊Local resources並選擇模型拖拽至仿真環境中。將修改後的內容保存至house.sdf文件。

正常下載資源後，這個local resources這裏就會顯示了

house.sdf文件示例內容如下：

<sdf version='1.10'>
  <world name='empty'>
    <physics name='1ms' type='ignored'>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    </physics>
    <plugin name='gz::sim::systems::Physics' filename='gz-sim-physics-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::UserCommands' filename='gz-sim-user-commands-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::SceneBroadcaster' filename='gz-sim-scene-broadcaster-system'/>
    <plugin name='gz::sim::systems::Contact' filename='gz-sim-contact-system'/>
    <gravity>0 0 -9.8</gravity>
    <magnetic_field>6e-06 2.3e-05 -4.2e-05</magnetic_field>
    <atmosphere type='adiabatic'/>
    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>
    <model name='ground_plane'>
      <static>true</static>
      <link name='link'>
        <collision name='collision'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
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            </friction>
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            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='visual'>
          <geometry>
            <plane>
              <normal>0 0 1</normal>
              <size>100 100</size>
            </plane>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.8 0.8 0.8 1</ambient>
            <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
            <specular>0.8 0.8 0.8 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <inertial>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
          <mass>100</mass>
          <inertia>
            <ixx>1</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>1</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>1</izz>
          </inertia>
        </inertial>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box'>
      <pose>5.05017 0 0.5 -0 0 3e-05</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
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            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_0'>
      <pose>-5.05003 -7.8e-05 0.5 -0 -0 1.8e-05</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 5 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_1'>
      <pose>0.000162 -2.53144 0.499999 0 -0 -0.001876</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <model name='box_2'>
      <pose>0.00012 2.51517 0.499999 0 -0 -0.00303</pose>
      <link name='box_link'>
        <inertial>
          <inertia>
            <ixx>16.666</ixx>
            <ixy>0</ixy>
            <ixz>0</ixz>
            <iyy>16.666</iyy>
            <iyz>0</iyz>
            <izz>16.666</izz>
          </inertia>
          <mass>100</mass>
          <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        </inertial>
        <collision name='box_collision'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode/>
            </friction>
            <bounce/>
            <contact/>
          </surface>
        </collision>
        <visual name='box_visual'>
          <geometry>
            <box>
              <size>10 0.1 1</size>
            </box>
          </geometry>
          <material>
            <ambient>0.3 0.3 0.3 1</ambient>
            <diffuse>0.7 0.7 0.7 1</diffuse>
            <specular>1 1 1 1</specular>
          </material>
        </visual>
        <pose>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <enable_wind>false</enable_wind>
      </link>
      <static>true</static>
      <self_collide>false</self_collide>
    </model>
    <!-- Jazzy 迁移说明开始：下面是本机 file:// 模型目录，ign_models 只是文件夹名，不属于 Gazebo API，因此保留不改。 -->
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/bed</uri>
      <name>Bed</name>
      <pose>2.11564 -0.080355 0 0 -0 0</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet</name>
      <pose>-1.69505 1.99357 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_1</name>
      <pose>-1.71706 1.10132 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_2</name>
      <pose>-1.74096 0.206747 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_3</name>
      <pose>-1.76908 -0.654114 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_4</name>
      <pose>-3.54096 -1.97391 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_4_1</name>
      <pose>-3.51784 -1.10026 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_4_1_1</name>
      <pose>-3.44853 2.02068 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_4_1_1_1</name>
      <pose>-3.499 -0.197449 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_3_1</name>
      <pose>-0.465147 -0.678914 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_3_1_1</name>
      <pose>-1.12325 -0.88551 0 0 0 -0.016899</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_3_1_2</name>
      <pose>-0.445223 0.182127 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <include>
      <uri>file:///home/tungchiahui/UserFolder/MySource/ROS_WS/ign_models/WhiteCabinet</uri>
      <name>WhiteCabinet_3_1_2_1</name>
      <pose>-0.422109 1.02215 0 0 0 -1.59625</pose>
    </include>
    <!-- Jazzy 迁移说明结束：如果以后重命名本机模型目录，需要同步修改这些 file:// 路径。 -->
    <light name='sun' type='directional'>
      <pose>0 0 10 0 -0 0</pose>
      <cast_shadows>true</cast_shadows>
      <intensity>1</intensity>
      <direction>-0.5 0.1 -0.9</direction>
      <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
      <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
      <attenuation>
        <range>1000</range>
        <linear>0.01</linear>
        <constant>0.90000000000000002</constant>
        <quadratic>0.001</quadratic>
      </attenuation>
      <spot>
        <inner_angle>0</inner_angle>
        <outer_angle>0</outer_angle>
        <falloff>0</falloff>
      </spot>
    </light>
  </world>
</sdf>

構建

終端中進入當前工作空間，編譯功能包：

colcon build  --packages-select demo_gazebo_sim

執行

終端中進入當前工作空間，調用如下指令執行launch文件：

. install/setup.bash
ros2 launch demo_gazebo_sim gazebo_sim_world.launch.py

運行結果如下圖所示。

Gazebo添加機器人

Gazebo中可以直接創建機器人模型，或者也可以加載ROS2中URDF格式的機器人模型，此處我們使用後者（也可以選擇用自己的urdf小車，但是注意修改launch的路徑）。

咱們可以用之前創建的cpp06_urdf裏的模型。

準備機器人模型功能包

在工作空間中輸入以下命令從而去創建功能包mycar_description

cd ./src
ros2 pkg create mycar_description --build-type ament_cmake
cd ..

在功能包下創建以下文件夾launch，urdf，rviz，meshes

修改以下配置文件：

1. package.xml： 在 package.xml 中需要手動添加一些執行時依賴，核心內容如下：

<exec_depend>rviz2</exec_depend>
<exec_depend>xacro</exec_depend>
<exec_depend>robot_state_publisher</exec_depend>
<exec_depend>joint_state_publisher</exec_depend>
<exec_depend>ros2launch</exec_depend>

2.CMakeLists.txt 在功能包下，新建了若干目錄，需要為這些目錄配置安裝路徑，核心內容如下：

install(
  DIRECTORY launch urdf rviz meshes
  DESTINATION share/${PROJECT_NAME}  
)

把之前cpp06_urdf功能包中的urdf文件夾裏的內容覆蓋到mycar_description功能包中的urdf文件夾中。

ign_models中新建mycar_description目錄，並將功能包mycar_description下的mesh目錄複製進ign_models中的mycar_description目錄。（此時meshes裏是空的，很正常，你後續用到其他模型的時候可能才會有.STL文件）

添加Gazebo需要的sdf特有的標籤

先修改car_base.urdf.xacro，添加上各種慣性，碰撞，摩擦等等：

<robot xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <!-- PI 值 -->
    <xacro:property name="PI" value="3.1416"/>
    <!-- 定义车辆参数 -->
    <!-- 车体长宽高 -->
    <xacro:property name="base_link_x" value="0.2"/>
    <xacro:property name="base_link_y" value="0.12"/>
    <xacro:property name="base_link_z" value="0.07"/>
    <!-- 离地间距 -->
    <xacro:property name="distance" value="0.015"/>
    <!-- 车轮半径 宽度 -->
    <xacro:property name="wheel_radius" value="0.025"/>
    <xacro:property name="wheel_length" value="0.02"/>

    <!-- Gazebo 新增开始：Gazebo 物理参数，用于给 link 生成 inertial -->
    <xacro:property name="base_footprint_radius" value="0.001"/>
    <xacro:property name="base_footprint_mass" value="0.001"/>
    <xacro:property name="base_link_mass" value="1.0"/>
    <xacro:property name="wheel_mass" value="0.05"/>
    <xacro:property name="wheel_mu1" value="1.0"/>
    <xacro:property name="wheel_mu2" value="0.05"/>
    <!-- Gazebo 新增结束：Gazebo 物理参数 -->

    <!-- Gazebo 新增开始：球体惯性宏，给 base_footprint 使用 -->
    <xacro:macro name="sphere_inertial" params="mass radius">
        <inertial>
            <mass value="${mass}"/>
            <inertia
                ixx="${2.0 / 5.0 * mass * radius * radius}" ixy="0.0" ixz="0.0"
                iyy="${2.0 / 5.0 * mass * radius * radius}" iyz="0.0"
                izz="${2.0 / 5.0 * mass * radius * radius}"/>
        </inertial>
    </xacro:macro>
    <!-- Gazebo 新增结束：球体惯性宏 -->

    <!-- Gazebo 新增开始：长方体惯性宏，给 base_link 使用 -->
    <xacro:macro name="box_inertial" params="mass x y z">
        <inertial>
            <mass value="${mass}"/>
            <inertia
                ixx="${mass / 12.0 * (y * y + z * z)}" ixy="0.0" ixz="0.0"
                iyy="${mass / 12.0 * (x * x + z * z)}" iyz="0.0"
                izz="${mass / 12.0 * (x * x + y * y)}"/>
        </inertial>
    </xacro:macro>
    <!-- Gazebo 新增结束：长方体惯性宏 -->

    <!-- Gazebo 新增开始：圆柱车轮惯性宏，给四个轮子使用 -->
    <xacro:macro name="wheel_inertial" params="mass radius length">
        <inertial>
            <mass value="${mass}"/>
            <inertia
                ixx="${mass / 12.0 * (3.0 * radius * radius + length * length)}" ixy="0.0" ixz="0.0"
                iyy="${mass / 2.0 * radius * radius}" iyz="0.0"
                izz="${mass / 12.0 * (3.0 * radius * radius + length * length)}"/>
        </inertial>
    </xacro:macro>
    <!-- Gazebo 新增结束：圆柱车轮惯性宏 -->

    <!-- 定义颜色 -->
    <material name="yellow">
        <color rgba="0.7 0.7 0 0.8" />
    </material>
    <material name="red">
        <color rgba="0.8 0.1 0.1 0.8" />
    </material>
    <material name="gray">
        <color rgba="0.2 0.2 0.2 0.95" />
      </material>
    <!-- 定义 base_footprint -->
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <!-- Codex 修改：把原来的固定 0.001 改成上面新增的参数 -->
                <sphere radius="${base_footprint_radius}"/>
            </geometry>
        </visual>
        <!-- Gazebo 新增：base_footprint 的惯性，避免 Gazebo 转 SDF 时丢弃根 link -->
        <xacro:sphere_inertial mass="${base_footprint_mass}" radius="${base_footprint_radius}"/>
    </link>

    <!-- 定义 base_link -->
    <link name="base_link">
        <visual>
            <!-- 形状 -->
            <geometry>
                <box size="${base_link_x} ${base_link_y} ${base_link_z}" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="yellow"/>
        </visual>
        <!-- Gazebo 新增开始：base_link 碰撞体，Gazebo 物理仿真需要 collision -->
        <collision>
            <geometry>
                <box size="${base_link_x} ${base_link_y} ${base_link_z}" />
            </geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
        </collision>
        <!-- Gazebo 新增结束：base_link 碰撞体 -->
        <!-- Gazebo 新增：base_link 惯性，Gazebo 物理仿真需要 inertial -->
        <xacro:box_inertial mass="${base_link_mass}" x="${base_link_x}" y="${base_link_y}" z="${base_link_z}"/>
    </link>
    <joint name="baselink2basefootprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint"/>
        <child link="base_link"/>
        <origin xyz="0.0 0.0 ${distance + base_link_z / 2}"/>
    </joint>
    <!-- 车轮宏定义 -->
    <xacro:macro name="wheel_func" params="wheel_name is_front is_left" >
        <link name="${wheel_name}_wheel">
            <visual>
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" />
                </geometry>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${PI / 2} 0 0" />
                <material name="gray"/>
            </visual>
            <!-- Gazebo 新增开始：车轮碰撞体，四个轮子都会通过这个宏生成 -->
            <collision>
                <geometry>
                    <cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" />
                </geometry>
                <origin xyz="0 0 0" rpy="${PI / 2} 0 0" />
            </collision>
            <!-- Gazebo 新增结束：车轮碰撞体 -->
            <!-- Gazebo 新增：车轮惯性，四个轮子都会通过这个宏生成 -->
            <xacro:wheel_inertial mass="${wheel_mass}" radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}"/>
        </link>
        <joint name="${wheel_name}2baselink" type="continuous">
            <parent link="base_link"  />
            <child link="${wheel_name}_wheel" />
            <origin xyz="${(base_link_x / 2 - wheel_radius) * is_front} ${base_link_y / 2 * is_left} ${(base_link_z / 2 + distance - wheel_radius) * -1}" rpy="0 0 0" />
            <axis xyz="0 1 0" />
        </joint>
        <!-- Gazebo 新增：四轮差速原地转弯需要轮胎横向滑移；降低 mu2 可以减少 Gazebo 中的卡顿和抖动 -->
        <gazebo reference="${wheel_name}_wheel">
            <mu1>${wheel_mu1}</mu1>
            <mu2>${wheel_mu2}</mu2>
            <fdir1>1 0 0</fdir1>
        </gazebo>
    </xacro:macro>
    <!-- 车轮宏调用 -->
    <xacro:wheel_func wheel_name="left_front" is_front="1" is_left="1" />
    <xacro:wheel_func wheel_name="left_back" is_front="-1" is_left="1" />
    <xacro:wheel_func wheel_name="right_front" is_front="1" is_left="-1" />
    <xacro:wheel_func wheel_name="right_back" is_front="-1" is_left="-1" />
</robot>

修改car.urdf.xacro：

<robot name="car" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <xacro:include filename="car_base.urdf.xacro"/>
    <xacro:include filename="car_camera.urdf.xacro"/>
    <xacro:include filename="car_laser.urdf.xacro"/>
</robot>

機器人模型功能包下新建launch文件

新建launch文件mycar_desc_sim.launch.py，並輸入如下內容：

from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node
import os
from ament_index_python.packages import get_package_share_directory
from launch_ros.parameter_descriptions import ParameterValue
from launch.substitutions import Command,LaunchConfiguration
from launch.actions import DeclareLaunchArgument

def generate_launch_description():

    mycar_description = get_package_share_directory("mycar_description")
    default_model_path = os.path.join(mycar_description,"urdf/xacro","car.urdf.xacro")
    model = DeclareLaunchArgument(name="model", default_value=default_model_path)

    # 加载机器人模型
    # 启动 robot_state_publisher 节点并以参数方式加载 urdf 文件
    robot_description = ParameterValue(Command(["xacro ",LaunchConfiguration("model")]))
    robot_state_publisher = Node(
        package="robot_state_publisher",
        executable="robot_state_publisher",
        parameters=[{"robot_description": robot_description}]
    )

    return LaunchDescription([
        model,
        robot_state_publisher,
    ])

較之於以往該文件缺少了joint_state_publisher節點，該節點作用是發佈活動關節狀態，這一功能後續由ignition實現。

添加機器人模型

創建gazebo_sim_robot_world.launch.py文件，包含機器人模型的發佈文件並在Gazebo中生成機器人模型，修改後的代碼如下：

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():

    this_pkg = get_package_share_directory("demo_gazebo_sim")
    mycar_desc_pkg = get_package_share_directory("mycar_description")
    pkg_ros_gz_sim = get_package_share_directory("ros_gz_sim")
    world_file = os.path.join(this_pkg,"world","house.sdf")

    gz_sim = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(pkg_ros_gz_sim, "launch", "gz_sim.launch.py")),
        launch_arguments={
            "gz_args": "-r " + world_file
        }.items(),
    )
    mycar_desc = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(mycar_desc_pkg,"launch","mycar_desc_sim.launch.py")
        )
    )
    spawn = Node(package="ros_gz_sim", executable="create",
                arguments=[
                "-name", "mycar",
                "-x", "0",
                "-z", "0.01", #设置为0,可能会陷进地里
                "-y", "0",
                "-R", "0",
                "-P", "0",
                "-Y", "1.57", # Yaw航向角逆时针旋转90度
                "-topic", "/robot_description"],
            output="screen")

    return LaunchDescription([
        gz_sim,
        spawn,
        mycar_desc,
    ])

構建

終端中進入當前工作空間，編譯功能包：

colcon build --packages-select mycar_description demo_gazebo_sim

執行

終端中進入當前工作空間，調用如下指令執行launch文件：（執行起來有問題的話，你只要學過urdf怎麼跑，應該擁有自我尋找錯誤的能力了，自己找吧）

. install/setup.bash

ros2 launch demo_gazebo_sim gazebo_sim_robot_world.launch.py

運行結果如下圖所示。

Gz Sim運動控制器

本節將介紹如何讓你的機器人動起來。

原理就是給urdf或xacro等添加標籤：

http://sdformat.org/tutorials?tut=sdformat_urdf_extensions&cat=specification&

https://gazebosim.org/api/plugin/2/index.html

安裝庫： 官方教程： 進入https://gazebosim.org/docs/harmonic/library_reference_nav/ 點擊插件進入https://gazebosim.org/api/plugin/2/installation.html

sudo apt-get update
sudo apt-get install lsb-release
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
wget http://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
sudo apt-get update
sudo apt install libgz-plugin2-dev

利用插件去讓小車動，比如有兩輪差速插件，四輪麥輪插件等等

同時該插件還提供了一些可以控制輸出的選項，因為是仿真，所以還要告訴插件輪子對應的joint名稱等信息，這樣就有了下面這個參數表格：

修改URDF文件

2輪差速車的話，在<robot>根標籤下添加如下代碼：

  <gazebo>
      <plugin filename="gz-sim-diff-drive-system"
        name="gz::sim::systems::DiffDrive">
        <left_joint>left_joint</left_joint>
        <right_joint>right_joint</right_joint>
        <wheel_separation>0.2097</wheel_separation>
        <wheel_radius>0.03415</wheel_radius>
        <odom_publish_frequency>10</odom_publish_frequency>
        <frame_id>odom</frame_id>
        <child_frame_id>base_footprint</child_frame_id>
        <topic>/cmd_vel</topic>
        <max_linear_acceleration>10</max_linear_acceleration>
        <min_linear_acceleration>-10</min_linear_acceleration>
        <max_angular_acceleration>10</max_angular_acceleration>
        <min_angular_acceleration>-10</min_angular_acceleration>
        <max_linear_velocity>0.5</max_linear_velocity>
        <min_linear_velocity>-0.5</min_linear_velocity>
        <max_angular_velocity>1</max_angular_velocity>
        <min_angular_velocity>-1</min_angular_velocity>
      </plugin>

  </gazebo>

  <gazebo>
    <plugin filename="gz-sim-joint-state-publisher-system"
      name="gz::sim::systems::JointStatePublisher">
    </plugin>
  </gazebo>

4輪差速車的話，在<robot>根標籤下添加如下代碼：

<gazebo>
    <plugin
        filename="gz-sim-diff-drive-system"
        name="gz::sim::systems::DiffDrive">
        <left_joint>left_former_joint</left_joint>
        <left_joint>left_rear_joint</left_joint>
        <right_joint>right_former_joint</right_joint>
        <right_joint>right_rear_joint</right_joint>
        <wheel_separation>0.4</wheel_separation>
        <wheel_radius>0.0415</wheel_radius>
        <odom_publish_frequency>50</odom_publish_frequency>
        <frame_id>odom</frame_id>
        <child_frame_id>base_footprint</child_frame_id>
        <topic>/cmd_vel</topic>
        <max_linear_acceleration>10</max_linear_acceleration>
        <min_linear_acceleration>-10</min_linear_acceleration>
        <max_angular_acceleration>10</max_angular_acceleration>
        <min_angular_acceleration>-10</min_angular_acceleration>
        <max_linear_velocity>0.5</max_linear_velocity>
        <min_linear_velocity>-0.5</min_linear_velocity>
        <max_angular_velocity>1</max_angular_velocity>
        <min_angular_velocity>-1</min_angular_velocity>
      </plugin>
  </gazebo>

  <gazebo>
    <plugin filename="gz-sim-joint-state-publisher-system"
      name="gz::sim::systems::JointStatePublisher">
    </plugin>
  </gazebo>

我們這裏肯定是4輪車，我創建了一個move_control.urdf.xacro專門存放運動控制類代碼：

<robot name="car" xmlns:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
    <!-- 运动控制插件 -->
    <gazebo>
        <plugin
            filename="gz-sim-diff-drive-system"
            name="gz::sim::systems::DiffDrive">
            <left_joint>left_front2baselink</left_joint>
            <left_joint>left_back2baselink</left_joint>
            <right_joint>right_front2baselink</right_joint>
            <right_joint>right_back2baselink</right_joint>
            <!-- wheel_separation轮距 是左右轮中心线之间的距离：0.06 - (-0.06) = 0.12m -->
            <wheel_separation>0.12</wheel_separation>
            <wheel_radius>0.025</wheel_radius>
            <odom_publish_frequency>50</odom_publish_frequency>
            <frame_id>odom</frame_id>
            <child_frame_id>base_footprint</child_frame_id>
            <topic>/cmd_vel</topic>
            <max_linear_acceleration>10</max_linear_acceleration>
            <min_linear_acceleration>-10</min_linear_acceleration>
            <max_angular_acceleration>10</max_angular_acceleration>
            <min_angular_acceleration>-10</min_angular_acceleration>
            <max_linear_velocity>0.5</max_linear_velocity>
            <min_linear_velocity>-0.5</min_linear_velocity>
            <max_angular_velocity>1</max_angular_velocity>
            <min_angular_velocity>-1</min_angular_velocity>
        </plugin>
    </gazebo>
    <!-- 关节状态发布 -->
    <gazebo>
        <plugin filename="gz-sim-joint-state-publisher-system"
        name="gz::sim::systems::JointStatePublisher">
        </plugin>
    </gazebo>
</robot>

修改launch文件

修改gazebo_sim_robot_world.launch.py文件，修改後的代碼如下：

import os

from ament_index_python.packages import get_package_share_directory

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSource
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():

    this_pkg = get_package_share_directory("demo_gazebo_sim")
    mycar_desc_pkg = get_package_share_directory("mycar_description")
    pkg_ros_gz_sim = get_package_share_directory("ros_gz_sim")
    world_file = os.path.join(this_pkg,"world","house.sdf")

    gz_sim = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(pkg_ros_gz_sim, "launch", "gz_sim.launch.py")),
        launch_arguments={
            "gz_args": "-r " + world_file
        }.items(),
    )
    mycar_desc = IncludeLaunchDescription(
        PythonLaunchDescriptionSource(
            os.path.join(mycar_desc_pkg,"launch","mycar_desc_sim.launch.py")
        )
    )
    spawn = Node(package="ros_gz_sim", executable="create",
                arguments=[
                "-name", "mycar",
                "-x", "-4",
                "-z", "0.01", #设置为0,可能会陷进地里
                "-y", "0",
                "-R", "0",
                "-P", "0",
                "-Y", "1.57",   #逆时针旋转90度
                "-topic", "/robot_description"],
            output="screen")

    # Bridge
    bridge = Node(
        package="ros_gz_bridge",
        executable="parameter_bridge",
        arguments=["/cmd_vel@geometry_msgs/msg/Twist@gz.msgs.Twist",
                   "/model/mycar/odometry@nav_msgs/msg/Odometry@gz.msgs.Odometry",
                   "/model/mycar/tf@tf2_msgs/msg/TFMessage[gz.msgs.Pose_V",
                   "/clock@rosgraph_msgs/msg/Clock[gz.msgs.Clock",
                   "/world/empty/model/mycar/joint_state@sensor_msgs/msg/JointState[gz.msgs.Model",
                   ],
        parameters=[{"qos_overrides./model/mycar.subscriber.reliability": "reliable"}],
        remappings=[
                ("/model/mycar/tf", "/tf"),
                ("/world/empty/model/mycar/joint_state","joint_states"),
                ("/model/mycar/odometry","/odom")
            ],
        output="screen"
    )

    return LaunchDescription([
        gz_sim,
        spawn,
        mycar_desc,
        bridge
    ])