Gazebo添加模型并控制模型运动作为动态障碍物(Ubuntu16.04, Gazebo7.16)，附录动态链接库和静态链接库区别

Gazebo作为一个运动仿真环境，可以直接加载编写好的机器人模型（如TIAGo和Yumi等)，也可以自己构建多个运动模型，不过稍有难度。在构建复杂运动模型前，我们需要熟悉gazebo模型设置以及插件编写、生成。Gazebo官网有介绍如何搭建小车运行模型以及加载传感器，或者网上也有一些中文教程。

1. 编写生成插件的源文件

Gazebo都是加载world文件，然后world文件中会加载各种模型，所以为了最后可以在world中设置模型的运动，一种方式就是在world文件中加载模型时导入插件，所以我们需要编写一个源程序（命名为animated_box.cc），以此来得到插件。先新建一个目录animal_box，里面存放该源文件。

#include <boost/bind.hpp>
#include <gazebo/gazebo.hh>
#include <ignition/math.hh>
#include <gazebo/physics/physics.hh>
#include <gazebo/common/common.hh>
#include <stdio.h>

namespace gazebo
{
  class AnimatedBox : public ModelPlugin
  {
    public: void Load(physics::ModelPtr _parent, sdf::ElementPtr /*_sdf*/)
    {

        this->model = _parent;

        //使用PoseAnimation类实例化一个对象，然后通过三个参数可设置运动模型名称，运动持续时间以及是否循环执行
        gazebo::common::PoseAnimationPtr anim(new gazebo::common::PoseAnimation("test", 46.0, false));  
        
        //声明一个控制模型位姿的对象
        gazebo::common::PoseKeyFrame *key;  


        //设置模型到达某位姿的时刻
        key = anim->CreateKeyFrame(0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(2.5, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));

	    key = anim->CreateKeyFrame(21.0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(2.5, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));

        key = anim->CreateKeyFrame(26.0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(2.0, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));


        key = anim->CreateKeyFrame(31.0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(1.5, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));


        key = anim->CreateKeyFrame(36.0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(1.0, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));


        key = anim->CreateKeyFrame(41.0);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(0.5, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));


        key = anim->CreateKeyFrame(46);
        key->Translation(ignition::math::Vector3d(0, 0, 0));
        key->Rotation(ignition::math::Quaterniond(0, 0, 0));

        _parent->SetAnimation(anim);
    }

    private: physics::ModelPtr model;

    //通过事件响应来更新触发程序
    private: event::ConnectionPtr updateConnection;
  };

  //在Gazebo仿真器中注册该插件
  GZ_REGISTER_MODEL_PLUGIN(AnimatedBox)
}

2. 编写CMakeLists.txt文档

为了对上述源文件进行编译，我们使用cmake编译，也是在animal_box目录，新建一个CMakeLists.txt文档，内容如下图，具体参数代表什么意思，可以参考该Cmake文档。

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)

find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS system)
include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${Boost_LIBRARY_DIRS})

find_package(Protobuf REQUIRED)
find_package(gazebo REQUIRED)

set (CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} ${GAZEBO_CXX_FLAGS}")


include_directories(${GAZEBO_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${GAZEBO_LIBRARY_DIRS})

# 使用animated_box.cc源文件生成插件，libanimated_box.so库文件
add_library(animated_box SHARED animated_box.cc)

# 在生成插件过程中需要使用到的gazebo库文件
target_link_libraries(animated_box ${GAZEBO_LIBRARIES} ${Boost_LIBRARIES})

3. 编译

此时我们还是在animal_box目录下，新建一个build目录，然后进入buid目录右键打开终端，输入【cmake ..】命令，然后再输入【make】命令就会在build目录生成一个libanimated_box.so库文件，如下图

4. 使用插件

在得到插件后，我们需要将该插件在一个world文件中使用，仍旧是在animal_box目录下新建一个animated_box.world文件，然后加入如下代码。

<?xml version="1.0"?> 
<sdf version="1.4">
  <world name="animated_box_world">

    <!-- Ground Plane -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>

    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>

    <model name="box">
      <pose>2.5 0 0 0 0 0</pose>
      <link name="link">
        <collision name="collision">
          <geometry>
            <box>
              <size>0.3 0.3 1.5</size>
            </box>
          </geometry>
        </collision>

        <visual name="visual">
          <geometry>
            <box>
              <size>0.3 0.3 1.5</size>
            </box>
          </geometry>
        </visual>
      </link>

      <plugin name="push_animate" filename="libanimated_box.so"/>
    </model>        
  </world>
</sdf>

此时在animal_box目录打开终端，输入命令【gazebo --verbose animated_box.world】,此时会报错找不到libanimated_box.so文件，当然了，因为我们的libanimated_box.so文件不在gazebo默认查找的库目录中，所以我们要将生成的库文件放入gazebo默认的库目录（/usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-7/plugins）中。由于权限问题，我们使用sudo命令复制，在animal_box目录下打开终端，输入如下指令，此时gazebo默认库目录下会出现libanimated_box.so文件。

sudo cp build/libanimated_box.so /usr/lib/x86_64-linux-gnu/gazebo-7/plugins/libanimated_box.so

5. 运行效果

附录

1. windows动态链接库后缀名为.dll，静态链接库后缀名为.lib；Linux动态链接库为.so文件，静态链接库为.a

静态链接库会在程序链接阶段和其他.o目标文件（汇编阶段生成）一起生成可执行文件，因此在可执行文件运行时，不再需要静态库文件。而动态链接库文件只在程序运行时才被调用。因此可得静态库文件和动态库文件的特点如下：

a. 因为所有相关静态库文件被链接合成一个可执行文件，所以占用空间

b. 静态库文件更新，那么使用该文件的程序得重新编译生成再发布给用户，导致用户需要整个应用重新下载，全量更新。

c. 动态库文件更新，使用该文件的程序不用重新下载，只需要更换动态库文件即可，增量更新。

d. 不同程序调用相同的库，可以只有一份动态链接库文件，资源共享（所以也叫共享库），而且节省空间。