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Experiment 4 3D Modeling and Simulation |
score |
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| Content: Customize the robot 3D model, create a URDF file, xacro file, ROS2[Kinetic/Melodic/Noetic] simulation |
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| Experimental records (70 points) Build a visual robot model using URDF from scratch: Try two cases first: 01 and 07, enter the following command:
The problem encountered when executing this command is as follows:
Figure error The path is not accurate, you need to go to the path of the corresponding function package and execute the corresponding command. Note that the roslaunch line above assumes executing it from the urdf_tutorial package directory (ie: the urdf directory is an immediate subdirectory of the current working directory). If this is not the case, the relative path to 01-myfirst.urdf will be invalid and you will get an error once roslaunch tries to load the urdf into the parameter server.
You can also open the 07 case:
Adjust the robot model, transparency, background color, etc.
Figure robot model display use: Check_urdf
Figure Robot joint coordinate system correlation diagram Set robot color:
Modify the header to be red:
图 头换成红色 使用f1tenth模型（以coffee色为例）： 包含一键配置和环境修改。
图 车身调整为咖啡色 过渡到真实汽车模型：
图 真实汽车三维模型 |
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| 思考题（30分）：
Urdf和xacro都可以用来描述机器人模型，但是xacro具有更强的扩展性和可读性，并且可以使用变量和条件语句来动态生成模型。对于调整模型颜色，xacro更为方便，通过添加XML标签可以直接指定颜色属性，而在Urdf中需要编辑URDF文件的XML标签，较为繁琐。
三维机器人模型：urdf(xacro)标准化机器人描述格式（Unified Robot Description Format，URDF）是一种用于描述机器人及其部分结构、关节、自由度等的XML格式文件。每次在ROS中看到3D机器人都会有URDF文件与之对应，例如PR2（Willow Garage）或者Robonaut（NASA）。 可视化：rviz，ROS中的rviz或rqt_rviz工具。它集成了能够完成3D数据处理的OpenGL界面，能够将传感器数据在模型化世界（world）中展示，过程是先使用传感器坐标系读取测量值，再将这些读数按照之间的相对位置在正确的位置绘制。 仿真：Gazebo、V-Rep、Webots。 要在ROS中对机器人进行仿真，需要使用Gazebo。Gazebo（http://gazebosim.org/）是一种适用于复杂室内和室外环境的多机器人仿真环境。它能够在三维环境中对多个机器人、传感器及物体进行仿真，生成实际传感器的反馈以及物体之间的物理交互。 CoppeliaSim is the name of our new robot simulator. CoppeliaSim is 100% compatible with V-REP. It runs faster and has more features than V-REP. |
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蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真的大纲可能包括以下内容：
- ROS仿真环境介绍：介绍ROS仿真环境的概念、优点、常用工具和流程。
- Gazebo介绍：介绍Gazebo仿真器的概念、特点、使用方法和优势，以及与ROS的集成。
- 创建机器人模型：介绍如何使用Gazebo和ROS创建机器人的仿真模型，包括机器人的几何结构、运动学模型、动力学模型等。
- 机器人控制：介绍如何使用ROS控制机器人在仿真环境中运动和感知，以及与仿真模型进行交互。
- 传感器模拟：介绍如何使用Gazebo和ROS模拟机器人的传感器，如激光雷达、摄像头、GPS等，并采集传感器的数据。
- 数据可视化：介绍如何使用ROS的可视化工具，如rqt_plot、rqt_image等，将机器人的状态和传感器数据可视化。
- 实验练习：学生需要根据给定的机器人硬件设备和控制需求，设计机器人的仿真模型和控制程序，并在Gazebo和ROS环境中进行仿真和调试。
以上是蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真大纲的一个大致框架，具体内容可能会根据实验的目的和实际情况进行调整。
蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真进阶实验流程可能包括以下步骤：
- 导入机器人硬件设备的CAD模型：使用CAD软件（如SolidWorks、AutoCAD等）导入机器人的硬件设备的CAD模型，并导出为STL文件格式。
- 创建机器人仿真环境：在Gazebo中创建一个新的仿真环境，并设置仿真器的物理引擎、时间步长、传感器等参数。
- 导入机器人模型：将机器人的CAD模型导入到Gazebo中，并设置机器人的几何结构、运动学模型、动力学模型等。
- 编写机器人控制程序：使用ROS编写机器人的控制程序，包括机器人的运动控制、传感器数据采集等。
- 模拟传感器数据：在Gazebo中模拟机器人的传感器数据，如激光雷达、摄像头、GPS等，并将传感器数据输出到ROS中。
- 可视化机器状态和传感器数据：使用ROS的可视化工具，如rqt_plot、rqt_image等，将机器人的状态和传感器数据可视化。
- 调试和优化：根据实验结果进行调试和优化，包括机器人的控制策略、传感器数据的处理等。
- 实验评估：对实验结果进行评估，包括机器人的运动精度、传感器数据的准确性等。
以上是蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真进阶实验流程的一个大致框架，具体步骤和流程可能会根据实验的目的和实际情况进行调整。
蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真核心要点总结如下：
- ROS仿真环境介绍：介绍ROS仿真环境的概念、优点、常用工具和流程。
- Gazebo介绍：介绍Gazebo仿真器的概念、特点、使用方法和优势，以及与ROS的集成。
- 创建机器人模型：介绍如何使用Gazebo和ROS创建机器人的仿真模型，包括机器人的几何结构、运动学模型、动力学模型等。
- 机器人控制：介绍如何使用ROS控制机器人在仿真环境中运动和感知，以及与仿真模型进行交互。
- 传感器模拟：介绍如何使用Gazebo和ROS模拟机器人的传感器，如激光雷达、摄像头、GPS等，并采集传感器的数据。
- 数据可视化：介绍如何使用ROS的可视化工具，如rqt_plot、rqt_image等，将机器人的状态和传感器数据可视化。
以上是蓝桥云课ROS机器人实验报告-04三维建模与仿真核心要点的总结，掌握这些内容可以帮助学生在ROS中创建机器人仿真模型，并进行控制和传感器数据的模拟和可视化。