ROS探索總結（四）——簡單的機器人模擬

        前邊我們已經介紹了ROS的基本情況，以及新手入門ROS的初級教程，現在就要真正的使用ROS進入機器人世界了。接下來我們涉及到的很多常式都是《ROS by Example》這本書的內容，我是和群裡的幾個人一起從國外的亞馬遜上買到的，還是很有參考價值的，不過前提是你已經熟悉之前的新手教程了。

一、ROS by Example
        這本書是關於國外關於ROS出版的第一本書，主要針對Electric和Fuerte版本，使用機器人主要是TurtleBot。書中詳細講解了關於機器人的基本模擬、導航、路徑規劃、影像處理、語音辨識等等，而且在google的svn上發布了所有代碼，可以通過以下命令下載、編譯：

svn checkout http://ros-by-example.googlecode.com/svn/trunk/rbx_vol_1rosmake rbx_vol_1rospack profile          //加入ROS package路徑

二、rviz簡單機器人類比       1、安裝機器人模擬器                              rviz是一個顯示機器人實體的工具，本身不具有類比的功能，需要安裝一個模擬器arbotix。

svn checkout http://vanadium-ros-pkg.googlecode.com/svn/trunk/arbotixrosmake arbotix

              2、TurtleBot機器人的類比       在書中的rbx_vol_1包裡已經為我們寫好了類比的代碼，我們先進行實驗，完成後再仔細研究代碼。
       機器人類比運行：

roscoreroslaunch rbx1_bringup fake_pi_robot.launch

       然後在終端中可以看到，機器人已經開始運行了，開啟rviz介面，才能看到機器人實體。

rosrun rviz rviz -d `rospack find rbx1_nav`/sim_fuerte.vcg

       後面的參數是載入了rviz的設定檔sim_fuerte.vcg。效果如下： 

       此時的機器人是靜止的，需要發布一個訊息才能讓它動起來。

rostopic pub -r 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 0.2, y: 0, z: 0}, angular: {x: 0, y: 0, z: 0.5}}'

              如果要讓機器人停下來，需要在中斷中按下“Ctrl+c”，然後輸入：

rostopic pub -1 /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{}'

       也可以改變發送的topic資訊，使機器人走出不同的軌跡。
三、實現分析       按照上面的模擬過程，我們詳細分析每一步的代碼實現。          1、TurtleBot機器人運行       機器人運行使用的是launch檔案，首先開啟fake_turtlebot.launch檔案。 

<launch>  <param name="/use_sim_time" value="false" />  <!-- Load the URDF/Xacro model of our robot -->  <arg name="urdf_file" default="$(find xacro)/xacro.py '$(find turtlebot_description)/urdf/turtlebot.urdf.xacro'" />     <param name="robot_description" command="$(arg urdf_file)" />      <node name="arbotix" pkg="arbotix_python" type="driver.py" output="screen">      <rosparam file="$(find rbx1_bringup)/config/fake_turtlebot_arbotix.yaml" command="load" />      <param name="sim" value="true"/>  </node>    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher">      <param name="publish_frequency" type="double" value="20.0" />  </node>    <!-- We need a static transforms for the wheels -->  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_left_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /left_wheel_link 100" />  <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="odom_right_wheel_broadcaster" args="0 0 0 0 0 0 /base_link /right_wheel_link 100" /></launch>

        檔案可以大概分為四個部分：
        （1） 從指定的包中載入urdf檔案
        （2） 啟動arbotix模擬器
        （3） 啟動狀態發布節點
        （4） tf座標系配置
2、rviz設定檔       在開啟rviz的時候需要載入一個.vcg的設定檔，主要對rviz中的外掛程式選項進行預設的配置。這裡開啟的是sim_fuerte.vcg檔案，由於檔案比較長，這裡只列舉重點的部分。

Background\ ColorB=0.12549Background\ ColorG=0.12549Background\ ColorR=0.12549Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewControllerFixed\ Frame=/odomGrid.Alpha=0.5Grid.Cell\ Size=0.5Grid.ColorB=0.941176Grid.ColorG=0.941176Grid.ColorR=0.941176Grid.Enabled=1Grid.Line\ Style=0Grid.Line\ Width=0.03Grid.Normal\ Cell\ Count=0Grid.OffsetX=0Grid.OffsetY=0Grid.OffsetZ=0Grid.Plane=0

        上面的代碼是配置背景顏色和網格屬性的，對應rviz中的選項如所示。        

        其中比較重要的一個選項是Camera的type，這個選項是控制開發人員的觀察角度的，書中用的是FixedOrientationOrthoViewController的方式，就是上面圖中的俯視角度，無法看到機器人的三維全景，所以可以改為OrbitViewController方式，如所示：

3、發布topic        要讓機器人動起來，還需要給他一些運動需要的資訊，這些資訊都是通過topic的方式發布的。
        這裡的topic就是速度命令，針對這個topic，我們需要發布速度的資訊，在ROS中已經為我們寫好了一些可用的資料結構，這裡用的是Twist資訊的資料結構。在終端中可以看到Twist的結構如下：
                      用下面的命令進行訊息的發布，其中主要包括力的大小和方向。

Background\ ColorB=0.12549Background\ ColorG=0.12549Background\ ColorR=0.12549Camera\ Config=158.108 0.814789 0.619682 -1.57034Camera\ Type=rviz::FixedOrientationOrthoViewControllerFixed\ Frame=/odomGrid.Alpha=0.5Grid.Cell\ Size=0.5Grid.ColorB=0.941176Grid.ColorG=0.941176Grid.ColorR=0.941176Grid.Enabled=1Grid.Line\ Style=0Grid.Line\ Width=0.03Grid.Normal\ Cell\ Count=0Grid.OffsetX=0Grid.OffsetY=0Grid.OffsetZ=0Grid.Plane=0

4、節點關係圖

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