ROS机器人小车建模仿真与SLAM

一、URDF

​ URDF，即统一机器人描述格式（Unified Robot Description Format），是一种用于描述机器人模型的XML文件格式。URDF文件包含了机器人的物理和关节属性，使得机器人可以在仿真环境中被准确地表示和模拟。URDF是ROS（机器人操作系统）中广泛使用的一种格式，但它也可以独立于ROS使用。

URDF文件的主要组成部分包括：

• 机器人（Robot）：定义了机器人的根元素，包含了机器人的所有链接（links）和关节（joints）。
• 链接（Link）：代表机器人的一个物理部分，可以是机器人的手臂、腿部或任何其他部分。每个链接都有其几何形状、质量、尺寸和视觉/碰撞属性。
• 关节（Joint）：定义了链接之间的连接方式，可以是旋转关节（revolute）、滑动关节（prismatic）或其他类型。关节定义了链接之间的相对运动。
• 材料（Material）：定义了链接的视觉属性，如颜色、纹理等。
• 传感器（Sensor）：可以附加到链接上，用于在仿真中模拟传感器的功能。
• 插件（Plugin）：允许URDF文件包含自定义的脚本或行为。

URDF文件使得开发者能够在不同的仿真环境中重用机器人模型，同时也方便了机器人设计和仿真的交流。URDF文件可以被转换成其他格式，以适应不同的仿真软件或机器人控制系统。

二、创建小车模型

1.创建功能包

mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws/src
catkin_init_workspace

2.导入依赖

catkin_create_pkg jubot_demo urdf xacro 
cd jubot_demo/
mkdir urdf
mkdir launch
mkdir meshes
mkdir config

3.创建urdf,launch文件：

urdf:

4.可视化

先编译配置launch文件，退到主目录catkin_ws下，执行catkin_make。

成功之后，再执行 catkin_make install。
然后在主目录catkin_make下配置环境变量source devel/setup.bash。

检测环境变量是否配置成功echo $ROS_PACKAGE_PATH。

再启动launch文件，完成可视化的建立：
创建启动文件：

cd ~/catkin_ws/src/mbot_description/launch
sudo gedit display_mbot_base_urdf.launch

在打开的文件中写入

建立可视化

roslaunch jubot_demo box_launch.launch

得到模型：

三、添加雷达

1.xacro文件

在urdf文件夹下建一个xacro文件夹，在终端打开。

在文件夹中新建my_base.urdf.xacro文件，编写xacro文件：

vim my_base.urdf.xacro

在打开的文件中写入

2.集成和修改launch

加载robot_description时使用command属性，属性值就是调用 xacro 功能包的 xacro 程序直接解析 xacro 文件，然后启动launch文件

box_launch

将launch修改为

3.添加摄像头和雷达

在xacro文件夹中新建my_camera.urdf.xacro

my_car_camera.urdf.xacro

my_laser.urdf.xacro文件

三.GAZEBO仿真

修改碰撞属性和惯性矩阵，导入到gazebo中。

my_base.urdf.xacro：

my_camera.urdf.xacro：

 
 
     
     
     
     
     
     
 
     
 
    
        
            
                
            
            
            
        
        
            
                
            
            
        
        
    
 
    
        
        
        
    
    
        Gazebo/Blue
    

my_car_camera.urdf.xacro：

 
 
     
     
     
     
     
 
     
 
    
        
            
                
            
            
            
                
            
        
 
        
            
                
            
            
        
 
        
 
    
 
    
        
        
        
    
 
    
        Gazebo/White
    
 
     
     
     
     
     
 
     
 
    
        
            
                
            
            
            
        
        
            
                
            
            
        
        
    
 
    
        
        
        
    
    
        Gazebo/Black
    

my_laser.urdf.xacro：

在终端进入launch目录

vim gazebo_car.launch

在打开的文件中写入：

四、orbslam2+kitti

1.下载

• 下载依赖：https://gitcode.com/raulmur/ORB_SLAM2/overview?tab=readme-ov-file&utm_source=csdn_github_accelerator&isLogin=1

• 下载Pangolin

cd Pangolin
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make -j8

• 下载Ceres

sudo apt-get install  liblapack-dev libsuitesparse-dev libcxsparse3 libgflags-dev libgoogle-glog-dev libgtest-dev
cd ceres-solver
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make -j8
sudo make install

• 下载g2o

sudo apt-get install qt5-qmake qt5-default libqglviewer-dev-qt5 libsuitesparse-dev libcxsparse3 libcholmod3
cd g2o
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make -j8
sudo make install

• 下载DBoW3

mkdir build
cd build/
cmake ..
make
sudo make install

2.安装编译ORB_SLAM2

（1）下载ORB_SLAM2的安装包

sudo apt-get install ORB_SLAM2

（2）配置环境

cd ~/catkin_ws/src/ORB_SLAM2
sudo chmod +x build.sh
./build.sh

（3）使用ROS编译

sudo chmod +x build_ros.sh
./build_ros.sh

3.运行Kitee数据集

• 下载数据集：https://www.cvlibs.net/datasets/kitti/eval_odometry.php

• 运行ORB_SLAM2