在gazebo仿真环境中加载多个机器人

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前言

单个机器人的各项仿真实验都基本完成，也实现了远程控制，接下来主要对多机器人编队进行仿真实验，在进行多机器人编队控制前，先要在gazebo仿真中加载多个机器人。

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一、基本概念

在gazebo中添加多个机器人需要写或修改launch文件，通过在网上翻看别人的代码，大致明白了调用gazebo仿真launch文件中各部分代码的意思。下面是一些最最基本的概念，在修改launch前稍微了解一下。

1、xacro

类似于函数实现，提高代码复用率，优化代码结构，提高安全性
（1）宏定义

<xacro:macro name="宏名称" params="参数列表（多参数之前使用空格分隔）">
....
  参数调用格式：${参数名}
</xacro:macro>
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（2）宏调用

<xacro:宏名称 参数1=xxx 参数2=xxx/>
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（3）文件包含
机器人由多部件组成，不同部件可能封装为单独的xacro文件，最后再将不同的文件集成，组合为完整机器人，可以使用文件包含实现。

<robot name="xxx" xmls:xacro="http://wiki.ros.org/xacro">
      <xacro:include filename="my_base.xacro">
      <xacro:include filename="my_camera.xacro">
      <xacro:include filename="my_laser.xacro">
      ....
</robot>
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在launch文件中直接加载xacro的方法

command="$(find xacro)/xacro $(find 文件名)/urdf/.urdf.xacro（文件名）"
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2、Gazebo 加载单个机器人模型

<launch>
 
 		<!-- 将Urdf文件的内容加载到参数服务器-->
 		<param name="robot_description"textfile=“$(find文件夹名)/urdf/.urdf文件“>

		<!--启动gazebo-->
		<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch"/>

		<!--在gazebo中显示机器人模型-->
		<node pkg="gazebo_ros"type="spawn_model"name="model"args="-urdf-model mycar-param robot_description"/>
		</launch>
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二、原先launch文件代码

在大致看了上述的说明后就能看懂，在gazebo仿真环境中加载一个机器人的launch文件了。

复制粘贴如下：根据上面的基本概念可以大概的明白代码所描述的内容。
（如我在图中添加的注释）

<launch>
<!--在所提供的burger, waffle, waffle_pi三种机器人呢模型中选择要加载的类型-->
  <arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type [burger, waffle, waffle_pi]"/> 

<!--设置机器人的x,y,z坐标，相当于宏定义方面下面使用和后面的修改-->
  <arg name="x_pos" default="-2.0"/>
  <arg name="y_pos" default="-0.5"/>
  <arg name="z_pos" default="0.0"/>

 <!-- 运行gazebo仿真环境 -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/turtlebot3_world.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>

<!--在launch文件中直接加载机器人xacro模型描述文件-->
  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_$(arg model).urdf.xacro" />

<!--在gazeb中显示机器人模型，并设置初始的坐标位置-->
  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf"  args="-urdf -model turtlebot3_$(arg model) -x $(arg x_pos) -y $(arg y_pos) -z $(arg z_pos) -param robot_description" />

</launch>
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gazebo启动结果如下：

三、 修改launch文件加载多个机器人

在理解了launch调用和加载的各项指令后，接下来实现在gazebo中加载多个机器人，相比于单机器人，多机器人仿真需要在原基础上加入标签，做到用同样的descripion配置文件加载多个独立的机器人。

具有ns属性，可以将节点组推送到单独的命名空间中。在前面的基础上，我通过指令touch + test(文件名).launch创建了新的test.launch文件在launch文件中改写成以下内容：

<launch>
<!--首先我将原先选择机器人模型，全部设置为了waffle机器人模型-->
  <arg name="model" default="$(env TURTLEBOT3_MODEL)" doc="model type turtlebot3_waffle"/>

<!--因为需要给每个机器人设置初始位置，我将原先的宏定义删除，选择直接在加载的时候定义机器人的初始位置-->

  <!-- 运行gazebo仿真环境 --> <!-- 没有变化 -->
  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/turtlebot3_world.world"/>
    <arg name="paused" value="false"/>
    <arg name="use_sim_time" value="true"/>
    <arg name="gui" value="true"/>
    <arg name="headless" value="false"/>
    <arg name="debug" value="false"/>
  </include>

 <!-- 加载多个机器人时需要加入<group>标签 -->
 <!-- 注意每个机器人都要有一个命名空间，且名字不同-->
 <!--在.urdf.xacro后要声明且在下面显示模型后面也要跟上命名空间的名字 -->
<group ns="1">
  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_waffle.urdf.xacro' ns:=1" />
   <!--在-param robot_description后可以指定机器人的初始位置，类似于默认参数，如果不传入数据默认机器人的初始位置是（0，0，0），传入实参后会改变初始位置 -->
  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf"  args="-urdf -model 1 -param robot_description -x -2.0" />
</group>

<group ns="2">
  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_waffle.urdf.xacro' ns:=2" />
  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf"  args="-urdf -model 2 -param robot_description -x -1.5" />
</group>

<group ns="3">
  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_waffle.urdf.xacro' ns:=3" />
  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf"  args="-urdf -model 3 -param robot_description -x -2.0 -y 0.7" />
</group>

<group ns="4">
  <param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find turtlebot3_description)/urdf/turtlebot3_waffle.urdf.xacro' ns:=4" />
  <node pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" name="spawn_urdf"  args="-urdf -model 4 -param robot_description -x -1.5 -y 0.7" />
</group>

</launch>
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运行test.launch文件，即可在Gazebo仿真环境中加载多个机器人模型。

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总结

在Gazebo仿真环境中成功加载了多个机器人模型，接下来想办法实现在Gazebo中实现多机器人的编队控制。