【rotors】多旋翼無人機仿真（一）——搭建rotors仿真環(huán)境

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了【rotors】多旋翼無人機仿真（一）——搭建rotors仿真環(huán)境。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

【rotors】多旋翼無人機仿真（一）——搭建rotors仿真環(huán)境
【rotors】多旋翼無人機仿真（二）——設(shè)置飛行軌跡
【rotors】多旋翼無人機仿真（三）——SE3控制
【rotors】多旋翼無人機仿真（四）——參數(shù)補償和PID控制
【rotors】多旋翼無人機仿真（五）——多無人機仿真

本貼內(nèi)容參考兩位博主的內(nèi)容：
月照銀海似蛟
Reed Liao

1、前言

無人機仿真主要分為兩類：硬件在環(huán)仿真（HITL）和軟件在環(huán)仿真（SITL全稱Software in the loop）。

無人機軟件在環(huán)仿真是指完全用計算機來模擬出無人機飛行時的狀態(tài)，而硬件在環(huán)仿真是指計算機連接飛控板來測試飛控軟件是否可以流暢運行。一般來說硬件在環(huán)仿真若沒有加上真實的轉(zhuǎn)臺進行測試的話，其與軟件在環(huán)仿真沒有很大的區(qū)別。

在無須解決在研發(fā)過程中的硬件問題帶來的麻煩，并且可以直觀的調(diào)試代碼，搭建一套無人機仿真系統(tǒng)，對于研發(fā)來說好處是數(shù)不剩數(shù)的。

2、rotors介紹

RotorS 是ETH（蘇黎世聯(lián)邦理工大學）研究團隊開發(fā)的一個ROS包，GITHUB地址
提供了幾種多旋翼仿真模型，例如

List item
AscTec
Hummingbird
AscTec Pelican
AscTec Firefly

但是仿真系統(tǒng)不限于使用這幾種模型

AscTec 是德國Ascending Technologies公司的縮寫。

是很早的無人機了，實物張下面這個樣子：
rotors,無人機
仿真系統(tǒng)中包含很多種仿真?zhèn)鞲衅鳎伎梢园惭b在無人機上，例如：

IMU
里程計
視覺慣導相機

功能包中包含了兩種控制器，后面會詳細介紹控制器的實現(xiàn)

3、rotors安裝

rotors官網(wǎng)提供的配置教程是Ubuntu 16.04 with ROS Kinetic、Ubuntu 14.04 with ROS Indigo ，這里我的配置是Ubuntu 18.04 with ROS melodic
安裝前已經(jīng)安裝好了ROS melodic和gazebo11(melodic默認安裝的是gazebo9，但9不太穩(wěn)定，升級為11了)

（1）安裝依賴安裝包

# 如果是其他ros版本就把melodic改為自己ros版本名字
sudo apt-get install ros-melodic-joy ros-melodic-octomap-ros python-wstool python-catkin-tools protobuf-compiler
sudo apt-get install libgeographic-dev ros-melodic-geographic-msgs

（2）創(chuàng)建文件夾并初始化工作空間

mkdir -p ~/UAV_rotors/src
cd ~/UAV_rotors/src
catkin_init_workspace

（3）git下載rotors源碼

cd ~/UAV_rotors/src
 git clone git@github.com:ethz-asl/rotors_simulator.git
 git clone git@github.com:ethz-asl/mav_comm.git
 git clone git@github.com:ethz-asl/glog_catkin.git
 git clone git@github.com:catkin/catkin_simple.git

注意這里git需要提前登錄github賬號并綁定自己電腦ssh，否則不能正常git，綁定方法參考這個

（4）編譯源碼

cd ~/UAV_rotors
catkin init  # 只需運行一次，后續(xù)如果修改源碼重新編譯不需要再執(zhí)行
catkin build
# 在.bashrc文件中添加環(huán)境變量
source ~/UAV_rotors/devel/setup.bash

編譯一切正常會輸出如下結(jié)果：
rotors,無人機
但不出意外的話，大家或多或少會報一些錯誤，下面是我編譯過程中的遇到的錯誤（編譯過程中優(yōu)先解決編譯錯誤地方，編譯警告的先放著）：
問題：

解決：
安裝編譯glog庫，安裝方法如下：

# 安裝gflags
git clone https://github.com/gflags/gflags.git
cd gflags
mkdir build && cd build
cmake .. -DGFLAGS_NAMESPACE=google -DCMAKE_CXX_FLAGS=-fPIC ..
make -j4
sudo make install

# 安裝glog
git clone https://github.com/google/glog
cd glog
mkdir build && cd build
cmake -DGFLAGS_NAMESPACE=google -DCMAKE_CXX_FLAGS=-fPIC -DBUILD_SHARED_LIBS=ON ..
make -j4
sudo make install

如果編譯安裝過程中報錯說cmake版本太低需要升級版本，可參考這個

（5）運行rotors
rotors中有許多種機型，包括固定翼、多旋翼等，這里以四旋翼為例，進行仿真，在終端運行下面命令：

roslaunch rotors_gazebo mav_hovering_example.launch mav_name:=firefly world_name:=basic

執(zhí)行之后，gazebo會自動啟動，出現(xiàn)下面的畫面，則表示大功告成：
rotors,無人機

4、launch文件說明

在~/UAV_rotors/src/rotors_simulator/rotors_gazebo/launch文件夾中有許多啟動程序的launch文件，使用較多的有兩個：mav_hovering_example.launch和mav_hovering_example_with_vi_sensor.launch，后者比前者多啟動了深度攝像頭傳感器。

我們來看看mav_hovering_example_with_vi_sensor.launch：

<!-- 啟動無人機仿真，帶深度攝像頭傳感器 -->
<!-- 參數(shù)： -->
<!-- mav_name：無人機類型，可以在rotors_description/urdf中查看型號-->
<!--           六翼無人機：firefly、neo11、neo9-->
<!--           四翼無人機：pelican、ardrone、asymmetric_quadrotor、hummingbird、iris-->
<!-- world_name：仿真環(huán)境，可選擇worlds文件夾下的文件-->
<launch>
  <arg name="mav_name" default="firefly"/>
  <arg name="world_name" default="basic"/>
  <arg name="enable_logging" default="false" />
  <arg name="enable_ground_truth" default="true" />
  <arg name="log_file" default="$(arg mav_name)" />

  <env name="GAZEBO_MODEL_PATH" value="${GAZEBO_MODEL_PATH}:$(find rotors_gazebo)/models"/>
  <env name="GAZEBO_RESOURCE_PATH" value="${GAZEBO_RESOURCE_PATH}:$(find rotors_gazebo)/models"/>
  <!-- 啟動gazebo -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find rotors_gazebo)/worlds/$(arg world_name).world" />
    <!-- <arg name="debug" value="true"/> -->
    <arg name="paused" value="true"/>
    <!-- <arg name="gui" value="false"/> -->
    <!-- <arg name="verbose" value="true"/> -->
  </include>

  <group ns="$(arg mav_name)">
    <!-- 導入無人機模型 -->
    <include file="$(find rotors_gazebo)/launch/spawn_mav.launch">
      <arg name="mav_name" value="$(arg mav_name)" />
      <arg name="model" value="$(find rotors_description)/urdf/mav_with_vi_sensor.gazebo" />
      <arg name="enable_logging" value="$(arg enable_logging)" />
      <arg name="enable_ground_truth" value="$(arg enable_ground_truth)" />
      <arg name="log_file" value="$(arg log_file)"/>
    </include>
    <!-- 啟動無人機控制節(jié)點 -->
    <node name="lee_position_controller_node" pkg="rotors_control" type="lee_position_controller_node" output="screen">
      <rosparam command="load" file="$(find rotors_gazebo)/resource/lee_controller_$(arg mav_name).yaml" />
      <rosparam command="load" file="$(find rotors_gazebo)/resource/$(arg mav_name).yaml" />
      <remap from="odometry" to="odometry_sensor1/odometry" />
    </node>
    <!-- 啟動無人機軌跡控制命令節(jié)點 -->
    <node name="hovering_example" pkg="rotors_gazebo" type="hovering_example" output="screen"/>
    <!-- 啟動仿真關(guān)節(jié)節(jié)點 -->
    <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" />
    <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
  </group>
</launch>

launch文件中有兩個比較重要的參數(shù)：一個是mav_name 無人機型號，這個可以在rotors_description/urdf文件夾下查看有那些無人機型號的建模文件；一個是world_name 仿真環(huán)境名字，這個可以在rotors_gazebo/worlds文件夾中查看，需要注意的是如果選擇比較復雜的world_name 如 outdoor，仿真環(huán)境會加載gazebo官方的一些模型，如果你沒有提前下載好這些模型，會導致gazebo打不開，因為此時gazebo正在聯(lián)網(wǎng)下載這些模型，需要自己提前把官方的全部模型下載到gazebo中。

此外launch還加載了兩個節(jié)點程序：lee_position_controller_node 、 hovering_example，前者就是無人機的控制節(jié)點，后者是給無人機發(fā)送軌跡點節(jié)點，后面會解釋說明這兩個節(jié)點。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-796168.html

到了這里，關(guān)于【rotors】多旋翼無人機仿真（一）——搭建rotors仿真環(huán)境的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！