机器人系统仿真：是通过计算机对实体机器人系统进行模拟的技术，在 ROS 中，仿真实现涉及的内容主要有三:对机器人建模(URDF)、创建仿真环境(Gazebo)以及感知环境(Rviz)等系统性实现。

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搭建环境介绍：

1.URDF是 Unified Robot Description Format 的首字母缩写，直译为统一(标准化)机器人描述格式，可以以一种 XML 的方式描述机器人的部分结构，比如底盘、摄像头、激光雷达、机械臂以及不同关节的自由度.....,该文件可以被 C++ 内置的解释器转换成可视化的机器人模型，是 ROS 中实现机器人仿真的重要组件

2.RViz 是 ROS Visualization Tool 的首字母缩写，直译为ROS的三维可视化工具。它的主要目的是以三维方式显示ROS消息，可以将数据进行可视化表达。例如:可以显示机器人模型，可以无需编程就能表达激光测距仪（LRF）传感器中的传感器到障碍物的距离

下载RViz ：

sudo apt install ros-noetic-rviz

3.Gazebo 是一款3D动态模拟器，用于显示机器人模型并创建仿真环境,能够在复杂的室内和室外环境中准确有效地模拟机器人。与游戏引擎提供高保真度的视觉模拟类似，Gazebo提供高保真度的物理模拟，其提供一整套传感器模型，以及对用户和程序非常友好的交互方式。

下载 Gazebo：

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" 
>
 /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'

sudo apt install gazebo11 
sudo apt install libgazebo11-dev

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使用 xacro 优化 urdf 驱动轮实现，需要使用变量封装底盘的半径、高度，使用数学公式动态计算底盘的关节点坐标

使用 Xacro 宏封装轮子重复的代码并调用宏创建两个轮子

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1. 建立URDF文件（Xacro）

2.launch文件

建立文件之后，得有和他对应的launch节点

那么其对应的launch文件就要找到这些文件

<launch>
    <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(find urdf01_rviz)/urdf/xacro/car.urdf.xacro" />

    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find urdf01_rviz)/config/show_mycar.rviz" />
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" output="screen" />
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" output="screen" />
    <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" output="screen" />

</launch>

而car.xacro又包括需要的所以xacro文件，这样就变成了一个嵌套

启动时，我们只需要把这个launch文件启动就好，以上面为例

初始化：source ./devel/setup.bash

roslaunch urdf01_rviz demo03....

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2. URDF集成Gazebo

我们想把之前的 urdf 形成的小车模型在gazebo里面实现，我们就需要加入改进后的xacro文件

开启 launch文件节点，启动gazebo

创建仿真环境：

与之前相比，差别就在多了个world文件来构建环境，当然也可以自己在里面构建，然后保存，当然那样有大可能是会卡住的

拓展：

雷达信息仿真以及显示

1 新建 Xacro 文件，配置雷达传感器信息

2 xacro 文件集成

3 启动仿真环境

4 Rviz 显示雷达数据

具体如下：

1. 在新的 gazebo环境下建立新的xacro：

注： demo05/6/7是环境中雷达底盘相机的形状，而新建的gazebo文件里面添加的是需要使用的内容，有了这些配置，功能才能被使用

然后把这些使用的 xacro文件集合到 car.xacro中

机器人运动控制以及里程计信息显示

1 为 joint 添加传动装置以及控制器（move）

2 xacro文件集成（car.xacro）

3 启动 gazebo并控制机器人运动（启动 car.xacro）

启动 launch 文件，使用 topic list 查看话题列表，会发现多了 /cmd_vel 然后发布 vmd_vel 消息控制即可

使用命令控制(或者可以编写单独的节点控制)（telekey 键盘控制节点）

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导航实现02_地图服务

1.map_server简介

map_server功能包中提供了两个节点: map_saver 和 map_server，前者用于将栅格地图保存到磁盘，后者读取磁盘的栅格地图并以服务的方式提供出去

sudo apt install ros-noetic-map-server

2.1map_saver节点说明

2.2地图保存launch文件

首先，参考上一节，依次启动仿真环境，键盘控制节点与SLAM节点；

然后，通过键盘控制机器人运动并绘图；

最后，通过上述地图保存方式保存地图。

结果：在指定路径下会生成两个文件，xxx.pgm 与 xxx.yaml

其中 mymap 是指地图的保存路径以及保存的文件名称。

<launch>
    <arg name="filename" value="$(find mycar_nav)/map/nav" />
    <node name="map_save" pkg="map_server" type="map_saver" args="-f $(arg filename)" />
</launch>

xxx.pgm 本质是一张图片，直接使用图片查看程序即可打开。

xxx.yaml 保存的是地图的元数据信息，用于描述图片

3.2地图读取

通过 map_server 的 map_server 节点可以读取栅格地图数据，编写 launch 文件如下:

<launch>
    <!-- 设置地图的配置文件 -->
    <arg name="map" default="nav.yaml" />
    <!-- 运行地图服务器，并且加载设置的地图-->
    <node name="map_server" pkg="map_server" type="map_server" args="$(find mycar_nav)/map/$(arg map)"/>
</launch>

3.3地图显示