Drok2 3D 모델을 gazebo와 연동하기

솔리드 웍스에서 만든 3d모델을 urdf파일로 변환하는 방법(생략)

urdf파일을 sdf파일로 변환하는 방법(생략)

urdf와 sdf의 차이점(생략)

참고 : https://github.com/modulabs/gazebo-tutorial/wiki/Model-structure-and-requirements

modulabs/gazebo-tutorial

https://opentutorials.org/course/2845/16602

Gazebo 3D World 생성 - 이타인클럽

http://gazebosim.org/tutorials

Gazebo : Tutorials

---

*아래 글은 틀린 내용이 포함되어 있을 수도 있음

 

Gazebo에서 로봇 불러오기

 

SDF파일로 변환하였다면, 이제 로봇을 가제보 상에서 불러올  수 있도록 해보자

 

우분투의 파일 탐색기를 열어 home에서 ctrl+H를 하면 숨겨진 폴더들이 나타난다.

여기서 .gazebo폴더로 들어간다.

gazebo폴더 안에

client-11345

server-11345

diagnotics

models

폴더가 있는 것을 볼 수 있는데

이 중 model 폴더 안에 로봇 모델을 추가해 줄 것이다.

model 폴더에 들어가 추가할 로봇 모델의 폴더를 만들어준다. 로봇 이름이 drok2이므로 drok2_description 폴더를 만들어 주었다.

이 폴더 안에, 이전에 만들어 두었던 model.config 파일과 model.sdf파일을 넣어준다.

그리고  meshes 폴더도 이 위치에 넣어준다. mesh파일은 보통 3D모델을 urdf로 변환할 때 자동으로 만들어진다.

meshes폴더에는 3D모델링으로 만든 부품들의 STL파일이 있다.

 

model.sdf파일을 열어보면 <uri>에 model://drok2_description/meshes/~~.STL으로 되어 있는데, 이 경로를 맞춰주어야 한다.  이 때문에 drok2_description폴더 안에 meshes 폴더를 위치시켜 준 것이다.

 

home/.gazebo/model 경로에 로봇모델 폴더(drok2_description)를 만들고 model.config파일과 model.sdf 파일을 넣은 뒤, model.sdf파일의 <uri>의 경로를 맞춰 STL파일들이 담긴 meshes폴더를 만들었더면,

이제 gazebo상에서 로봇을 불러올 수 있다,

터미널에

~$ gazebo

를 입력해서 가제보를 띄운다.

 

가제보가 실행되면 왼쪽 상단에 Insert 탭이 있다. 여기에 Drok2 로봇 모델이 추가되어있는 것을 볼 수 있다.

이 Drok2를 클릭하고 맵으로 마우스를 가져가면 다음과 같이 맵에 로봇을 추가할 수 있다.

로봇의 이름이 Drok2로 되어 있는데, 이름을 변경하려면 model.config 파일에서 <name>Drok2</name> 부분에서 Drok2를 다른 이름으로 변경한다.

이렇게 가제보에서 로봇을 불러오는 것이 가능하다. 또, 한 개뿐만 아니라 여러 개의 로봇을 맵 이곳저곳에 가져다 놓을 수 있다

 

그러나 이것은 로봇의 가제보 상에서 로봇의 형상을 불러온 것일 뿐, 로봇에 명령을 보내서 움직이는 등의 시뮬레이션을 전혀 할 수 없다.

이를 위해서는 ros와 gazebo를 연동하는 것이 필요하다.   

---

Connect to ROS

가제보로 로봇을 가져와, ROS로 제어하기 위한 최소한의 파일은 다음과 같다.

.gazebo아래에 있는 파일들은 로봇 모델을 기술하는 것이고, catkin_ws아래의 파일들은 ROS패키지를 구성하는 것이다.

.gazebo에서 로봇 모델을 만들어, gazebo로 불러오는 것은 이미 다 했으므로, catkin에서 이를 제어하기 위한 패키지를 만들어야 한다. drok2 로봇은 drok2_simulator 패키지가 이것에 해당한다.

이미 만들어 놓은 drok2_simulator 패키지에 대해 설명하겠다.

 

앞서 본 것과 비슷하게 drok2_simulator 패키지는 launch, src, worlds, CmakeList, package 등으로 이루어져 있다.

 

launch

launch파일

먼저 launch 를 살펴보자. launch 폴더 안에는 drok2_gazebo.launch 와 drok2_gmapping.launch 파일이 있는데, 

drok2_gazebo.launch 파일이 가제보-로스 연동을 위한 것이다. 런치파일 내부는 다음과 같다.

<launch>
 <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
 <arg name="paused" default="true"/>
 <arg name="world_name" value="$(find drok2_simulator)/worlds/drok2_empty.world"/>

 </include>
</launch>

 

한 줄씩 살펴보면

<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">

gazebo_ros 패키지의 empty_world.launch 파일을 불러온다. empty_world.launch를 실행하면, 아무것도 존재하지 않는 빈 공간의 Gazebo가 실행된다.

 

<arg name="paused" default="true"/>

paused argument 의 디폴트 상태를 true로 설정한다. 이 경우 가제보를 실행했을 때 정지상태로 시작된다.

 

<arg name="world_name" value="$(find drok2_simulator)/worlds/drok2_empty.world"/>

world_name argument를 drok2_simulator 패키지의 /worlds/drok2_empty.world 로 한다 즉 drok2_empty.world 파일을 가제보에서 띄우겠다는 것이다.

 

다음으로 drok2_empty.world 에 대해 살펴보자.

 

worlds

world 파일

drok2_empty.world 파일은 크게 3 부분으로 볼 수 있다.

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.6">
  <world name="drok2_emptry_world">
     <physics name="default_physics" default="0" type="ode">
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
      <ode>
        <solver>
          <type>quick</type>
          <iters>100</iters>
          <sor>1.0</sor>
          <use_dynamic_moi_rescaling>false</use_dynamic_moi_rescaling>
        </solver>
      </ode>
    </physics>

    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>

    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>

먼저 world 부분이다.

world name이 drok2_empty_world로 되어있다. 또 <include>부분을 보면 ground_plane과 sun을 불러오고 있다.

만약 drok2_empty.world 파일에서 위와 같은 world 부분이 없으면, ground_plane이 없기 때문에

gazebo의 Insert 탭에서 로봇을 불러왔을 때, 아래로 무한히 낙하하게 된다.

 

 

<model name='DROK2'>
    <link name='base_footprint'>
      <pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose>
      <inertial>
        <pose frame=''>0.097025 0 0.056828 0 -0 0</pose>
        <mass>30.1</mass>
        <inertia>
          <ixx>2.10105</ixx>
          <ixy>0</ixy>
          <ixz>-0.143981</ixz>
          <iyy>1.14465</iyy>
          <iyz>0</iyz>
          <izz>2.9496</izz>
        </inertia>
      </inertial>
      <collision name='base_footprint_fixed_joint_lump__base_link_collision'>
        <pose frame=''>0 0 0.056168 0 -0 0</pose>
        .
        .
      (생략)
        .
        .
        <dynamics>
          <spring_reference>0</spring_reference>
          <spring_stiffness>0</spring_stiffness>
        </dynamics>
        <use_parent_model_frame>1</use_parent_model_frame>
      </axis>
    </joint>

두 번째는 model 부분이다. 가제보 월드에 로봇 모델을 넣어주기 위한 부분이다.

이 부분은 home/.gazebo/models/drok2_description/model.sdf 에 있는 sdf 파일의 내용과 같다.

 

 

<plugin name="plugin" filename="libdrok_simulator.so"/>


  <plugin name="skid_steer_drive_controller" filename="libgazebo_ros_skid_steer_drive.so">
    <updateRate>100.0</updateRate>
    <robotNamespace>/</robotNamespace>
    <leftFrontJoint>L2_wheel_Joint</leftFrontJoint>
    <rightFrontJoint>R2_wheel_Joint</rightFrontJoint>
    <leftRearJoint>L1_wheel_Joint</leftRearJoint>
    <rightRearJoint>R1_wheel_Joint</rightRearJoint>
    <wheelSeparation>0.386</wheelSeparation>
    <wheelDiameter>0.190</wheelDiameter>
    <robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
    <torque>20</torque>
    <topicName>cmd_vel</topicName>
    <broadcastTF>true</broadcastTF>
  </plugin>
  </model>
  </world>
</sdf>

마지막은 plugin 부분이다. ROS로 gazebo상의 drok2 로봇을 제어하기 위해 필요하다.

 

src/plugin.cc

src/plugin.cc

plugin.cc관련은 http://gazebosim.org/tutorials?tut=ros_plugins&cat=connect_ros참고

Gazebo : Tutorial : ROS plugin

 

 

CmakeList, package

- gazebo_ros 패키지를 의존한 것을 반영해 작성...

---

Drok2_simulator 실행

~$ roslaunch drok2_simulator drok2_gazebo.launch

 

drok2_simulator 실행 gazebo

cmd_vel 토픽을 보내주면 로봇이 gazebo상에서 움직이는 것을 확인할 수 있다.