ROS仿真中常用的三种传感器-电子发烧友网

01 前言

当我们想在gazebo中仿真一个比较逼真的机器人时，光有机器人的样子是远远不够的，一个真实的机器人往往附带着各种各样的传感器，比如用来估计机器人位置的编码器、IMU；用来感知外部环境的摄像头、雷达等等，如果我们想自己在电脑中完全复现出一个逼真的传感器，这是很难得一件事，幸运的是gazebo为我们提供了用来仿真传感器的插件，最常用的有相机、kinect、激光雷达等等，这极大地方便了用户在仿真环境中机器人的构建。

本文以三种常见且难度中等的传感器仿真为例，介绍如何在gazebo中搭建我们自己的传感器模型。

02RGB相机

1.urdf建模

相机的urdf模型还是分为三部分，视觉模型、碰撞模型、惯性模型，在前面的文章中简要介绍了关于urdf建模的知识，在相机的建模中，我们简单的将它建模为一个盒子（box），然后赋予它一些真实的特性。

然后我们使用xacro格式的建模方法，将传感器单独列为一个文件，然后在主文件中调用它。

2.gazebo物理特性

在gazebo中的颜色显示和在rviz中的颜色显示有所不同，在上述视觉模型中设定的"black"颜色显示，只能显示在rviz中，因此我们先通过以下代码，设置模型在gazebo中的颜色。

< gazebo reference="${prefix}_link" >
    < material >Gazebo/Black< /material >
< /gazebo >

下面这一部分给出相机的参数，这些参数可以根据现实生活中我们购买的相机参数填入

下面将我们的相机链接到插件库，实现真正的相机仿真

相关的仿真教程可以在gazebo官网教程找到

03 深度相机

1.urdf建模

kinect是ROS中常用的深度相机，在gazebo建模中我们将它建模为一个盒子，但是由于kinect模型的通用性，作为微软的一个品牌，人们为其配置了模型渲染文件

仍然使用了xacro文件格式，然后在主文件中调用它

2.gazebo物理特性

第一部分仍然是根据我们购买的相机参数填入它们，其实现在比较流行的一种建模方法是使用.sdf文件，比如kinect的官方教程中就是根据提供的sdf再进行建模

然后再链接到插件库，进行更详细的设置

最后附上了gazebo中使用kinect的教程和如何制作自己sdf模型的教程

04 激光雷达

1.urdf建模

在激光雷达建模部分，我们将其建模为一个圆柱体，通过固定关节（fixed）连接在机器人上方，描述了它的视觉模型、惯性模型以及碰撞模型

2.gazebo物理特性

在官方教程中，说以下参数都是不说自明的，其实根据我们真实的雷达参数进行修改即可，我对它们进行简单解释。

其中，这一条如果为真，则在 gpu 激光器的扫描区域内可以看到半透明的激光射线

< visualize >false< /visualize >

然后我们将雷达链接到插件库

最后，我们在主文件中，调用我们写好的传感器文件，然后建立关节将他们与我们的主体连接起来即可。

05 差速驱动

在我们的移动机器人中电机关节往往需要搭配减速器使用，而且通常需要对其进行PID控制，ROS为我们提供了差速驱动插件，以及传动机构的配置。

1.传动机构

ROS中的传动机构主要是在urdf文件中，通过transmission标签体现，这一部分其实是属于ros提供的通用硬件接口ros_control，有几种类型的transmission可以使用，如：TransmissionInfo、TransmissionLoader、SimpleTransmission等，我们常用的就是SimpleTransmission，transmission标签分为两部分-joint和actuator。

joint部分主要是针对要设置的关节，hardwareInterface标签指定的是关节空间的接口类型。

actuator部分主要是针对驱动器部分进行设置，mechanicalReduction标签指定关节/执行器传动装置处的机械减速；hardwareInterface标签指定的是关节空间的接口类型。

关于接口类型的更多说明参考ros的官方解释。