第 6 章 Gazebo 仿真入门学习目标理解 Gazebo 是什么、能仿真什么明白 SDF/URDF、物理引擎、传感器仿真的基本概念安装 Gazebo Harmonic 并启动一个空世界通过 ros_gz 桥接观察 ROS 与仿真之间的数据流动1. Gazebo 是什么Gazebo 是一个机器人仿真器在虚拟世界里模拟机器人、环境和物理规律。与 turtlesim 这种“示意图”不同Gazebo 会认真计算物理引擎重力、碰撞、摩擦力机器人会真实地倒下、被撞开传感器仿真激光雷达、相机、IMU 可以输出接近真实的数据机器人模型从 URDF/SDF 描述的关节、连杆构成关节可以驱动在真机测试之前先在 Gazebo 里验证成本低、零风险是机器人开发的标配流程。ROS 2 Jazzy 官方配套的是Gazebo Harmonic新版 Gazebo旧版叫 Gazebo Classic两者不兼容本教程全部使用 Harmonic。2. 核心概念概念说明世界World仿真的整个场景用 SDF 文件描述地面、光照、物体、模型模型Model世界里的物体可以是机器人、墙、桌子SDF描述场景和模型的 XML 格式Gazebo 的原生格式URDF描述机器人结构的 XML 格式连杆/关节Gazebo 也能导入实体Entity世界中的每个物体模型、灯光、传感器……插件/系统System让模型“活”起来的功能模块如驱动插件、传感器插件仿真时间仿真器自己的时钟与真实时间不同步由/clock话题发布Gazebo 与 ROS 的关系Gazebo 本身不依赖 ROS两者通过ros_gz 桥接连接┌───────────┐ 话题/服务 ┌───────────┐ │ ROS 2 │◄──────────────►│ Gazebo │ │ 节点们 │ ros_gz_bridge │ 仿真世界 │ └───────────┘ └───────────┘例如你的 ROS 节点向/cmd_vel发布速度 → 桥接转发 → Gazebo 里的机器人前进Gazebo 里传感器生成激光数据 → 桥接转发 → ROS 里/scan话题收到数据3. 安装 Gazebo Harmonic在容器里安装约 1 GB耐心等待sudoaptupdatesudoaptinstall-yros-jazzy-ros-gz ros-jazzy-ros-gz-sim-demos说明ros-jazzy-ros-gzros_gz 元包包含桥接ros_gz_bridge、仿真启动器ros_gz_sim和 Gazebo Harmonic 本体ros-jazzy-ros-gz-sim-demos官方演示下一章会用验证安装ros2 pkg list|grepros_gz4. 启动空世界ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py gz_args:empty.sdf这条命令同时做了两件事启动 Gazebo空世界和启动桥接所需的 ROS 节点。桌面上会出现 Gazebo 窗口显示一个空荡荡的世界淡蓝色背景。如果窗口黑屏或渲染异常确认容器启动时带了LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE1见第 0 章。窗口里的世界默认是暂停状态点窗口底部中央的播放按钮开始仿真。新开一个终端查看现在有哪些话题dockerexec-itros2_learningbashsource/opt/ros/jazzy/setup.bash ros2 topic list你会看到/clock、/world/empty/dynamic_pose/info等话题。其中/clock仿真时钟。ros2 topic echo /clock可以看到clock.sec不断增长/world/empty/...世界状态信息例如所有实体的位姿查看节点列表可以看到gz_server、gz_client等 ros_gz 启动的节点ros2nodelist5. 往世界里放东西Gazebo 自带一些模型。创建自己的世界文件~/my_world.sdf?xml version1.0?sdfversion1.11worldnamemy_worldincludeurimodel://sun/uri/includeincludeurimodel://ground_plane/uri/include/world/sdf启动这个世界首次会联网下载模型耐心等待cd~ ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py gz_args:-r\my_world.sdf-r表示启动后立刻运行不暂停。这次世界里有了地面和阳光接下来就可以往里面放机器人了——这正是下一章的内容。6. 无头模式可选如果只是想跑仿真不想看窗口例如服务器上可以加-s无头运行ros2 launch ros_gz_sim gz_sim.launch.py gz_args:-s\empty.sdf常见问题现象原因与解决办法Gazebo 窗口黑屏/空白确认LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE1已设置VcXsrv 正常运行package ros_gz_sim not found未安装ros-jazzy-ros-gz或新终端没 sourcesource /opt/ros/jazzy/setup.bash模型下载失败model://模型首次需要联网从 Gazebo 资源库下载网络受限时可先改用empty.sdf世界静止不动仿真处于暂停状态点 Gazebo 窗口底部的播放按钮gz: command not foundGazebo 本体未安装成功重新执行安装命令练习题用ros2 topic echo /clock观察仿真时钟说说它和你电脑系统时间的关系。在 Gazebo 窗口左侧的实体Insert面板中从资源库里拖入一个模型到世界里观察它的外观并用ros2 topic list看看话题有什么变化。尝试无头模式运行空世界然后用ros2 topic list对比有窗口模式的差异。