ROS理论与实践学习笔记——5 ROS机器人系统仿真之URDF、Gazebo与Rviz综合应用
6.1 机器人运动控制以及里程计信息显示
（1）ros_control 简介
场景：如何在不同的机器人系统上实现同一套 ROS 程序的部署？例如，在开发阶段，为了提高测试效率，程序通常在仿真平台（如 Gazebo）上进行。然而，实际部署时，可能涉及不同的实体机器人平台。这些平台在实现细节上存在差异，如何确保 ROS 程序的可移植性？ROS 提供的内置解决方案是 ros_control。
ros_control：ros_control 是一组 ROS 软件包，提供了机器人控制的标准接口，包括控制器接口、控制器管理器、传动和硬件接口。它为开发者提供了一个机器人控制的中间件，设计了一套通用的控制规范。只要不同的机器人平台按照这套规范实现接口，便可以无缝对接 ROS 程序。通过这种规范化的架构设计，ros_control 实现了一种可插拔的系统，使得机器人程序可以灵活地适应不同硬件环境，从而大大提高了程序设计、测试与部署的效率和灵活性。
Gazebo 与 ros_control：Gazebo 仿真平台已经实现了 ros_control 的相关接口。这意味着开发者可以在 Gazebo 中使用相同的 ROS 控制程序来模拟机器人控制，并且可以在仿真和实际硬件系统之间进行无缝切换。如果需要在 Gazebo 中控制机器人，只需调用 ros_control 接口，利用 Gazebo 的仿真环境模拟硬件行为，实现对机器人的运动控制。
（2）运动控制实现流程（Gazebo）
1）编写 Xacro 文件：在已创建好的机器人模型基础上，编写一个独立的 Xacro 文件，为机器人模型添加所需的传动装置（如轮子或关节）以及控制器组件。通常这些控制器是通过 ros_control 提供的标准控制接口来实现的，例如速度控制器、位置控制器等。
例如，Xacro 文件可能会包含以下内容：
<transmission name="my_robot_transmission">
<type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
<joint name="joint1">
<hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
</joint>
<actuator name="motor1">
<hardwareInterface>EffortJointInterface</hardwareInterface>
</actuator>
</transmission>
其中传动装置（transmission）定义了机器人运动关节与执行器（如电机）之间的关系。
2）集成 Xacro 文件：将新编写的 Xacro 文件包含到主 URDF 或 Xacro 机器人模型文件中。通过这种方式，模型将拥有完整的物理和控制功能，既包含机器人的几何结构，又具备运动控制能力。
使用文件包含的方式将控制器文件集成到主模型文件中：
<xacro:include filename="$(find my_robot_description)/urdf/transmissions.xacro" />
3）启动 Gazebo 并控制机器人运动：启动 Gazebo 仿真环境，加载包含控制器的机器人模型。启动后，通过发布 /cmd_vel（或其他控制话题）消息，使用 ROS 话题或服务来控制机器人的运动。
发布控制指令的示例：
rostopic pub /cmd_vel geometry_msgs/Twist '{linear: {x: 1.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.5}}'
该命令会向机器人发送线速度和角速度指令，从而使其在 Gazebo 中移动。通过使用 ros_control 的接口，您可以在仿真中调试机器人的控制行为，并最终将相同的控制逻辑移植到实际的机器人硬件平台上。
（3）Rviz查看里程计信息
里程计: 机器人相对出发点坐标系的位姿状态(X 坐标 Y 坐标 Z坐标以及朝向)。
6.2 雷达信息仿真以及显示
6.3 摄像头信息仿真以及显示
6.4 kinect信息仿真以及显示
Kinect 点云数据显示：
问题：在 RViz 中显示 Kinect 生成的点云时出现错位现象。
原因：这是由于 Kinect 的图像数据和点云数据使用了不同的坐标系统，而这两套坐标系统的位姿并不一致，导致在 RViz 中显示时出现不匹配的情况。
解决方案： （1）为 Kinect 设置统一的坐标系，确保点云和图像数据的坐标系统一致。可以通过修改相应插件的配置文件来设置正确的坐标系。具体方法是找到配置文件中的 <frameName> 标签，并将其内容修改为与点云和图像数据一致的坐标系名称。
<frameName>support_depth</frameName>（2）发布新设置的坐标系到kinect连杆的坐标变换关系 距离+偏航（x,y,z,z,y,z），在启动rviz的launch中，添加：
<node pkg="tf2_ros" type="static_transform_publisher" name="static_transform_publisher" args="0 0 0 -1.57 0 -1.57 /support /support_depth" />