智能机器人技术 课件 项目10智能机器人的化实为虚

授课老师：连国云项目10：智能机器人的化实为虚《智能机器人技术》课程任务要求知识导入任务实施任务评价使用URDF创建智能机器人模型，并在RVIZ中显示。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的基本组成机器人系统中存在大量数据，比如图像数据中0~255的RGB值。但是这种数据形态的值往往不利于开发者感受数据所描述的内容，所以常常需要将数据可视化显示，例如机器人模型的可视化、图像数据的可视化、地图数据的可视化等。ROS针对机器人系统的可视化需求，为用户提供了一款显示多种数据的三维可视化平台--RVIZ。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的基本组成RVIZ是一款三维可视化工具，很好地兼容了各种基于ROS软件框架的机器人平台。在RVIZ中，可以使用XML对机器人、周围物体等任何实物进行尺寸、质量、位置、材质、关节等属性的描述，并且在界面中呈现出来。同时，RVIZ可以通过图形化方式，实时显示机器人传感器的信息、机器人的运动状态、周围环境的变化等。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的基本组成总而言之，RVIZ可以帮助开发者实现所有可监测信息的图形化显示，开发者也可以在RVIZ的控制界面下，通过按钮、滑动条、数值等方式控制机器人的行为。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的基本组成RVIZ已经集成在桌面完整版的ROS中，如果已经成功安装桌面完整版的ROS，可以直接跳过这一步骤，否则，请使用如下命令进行安装：$sudoapt-getinstallros-kinetic-rviz安装完成后，在终端中分别运行如下命令即可启动ROS和rviz平台：$roscore$rosrunrvizrviz任务要求知识导入任务实施任务评价工具栏显示项列表3D视图区视角设置区时间显示区任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的基本组成RVIZ主界面主要包括以下几个部分：I：工具栏，用于提供视角控制、目标设置、发布地点等工具II：显示项列表，用于显示当前选择的显示插件，可以配置每个插件的属性III：3D视图区，用于可视化显示数据，目前没有任何数据，所以显示黑色IV：视角设置区，用于选择多种观测视角V：时间显示区，用于显示当前的系统时间和ROS时间任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作在使用RVIZ实现数据可视化的步骤主要有以下几个步骤：(1)设定相应的坐标系(2)指定需要显示的数据源，并完成相应的显示属性和状态的设置，选定相应的显示类型(3)配置相关选项，主要包括“Display”和相关属性、“Tool”中的相关属性和“Camera”类型以及视角任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作在3D视图区中主要涉及2个坐标系：TheFixedFrame(固定坐标系)：该坐标系相当于绝对坐标系，必须取相对世界坐标系静止的物体作为原点建立坐标TheTargetFrame(目标坐标系)：用来提供基于观察者视角下的坐标系，如果取map作为TargetFrame，可以看到机器人在map中运动，如果取机器人作为TargetFrame，这时看到的画面将以机器人作为第一视角，呈现周围环境相对于机器人的运动任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作启动rviz界面后，首先要对GlobalOptions进行设置，GlobalOptions里面的参数是一些全局显示相关的参数。其中的FixedFrame参数是全局显示区域依托的坐标系。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作进行数据可视化的前提当然是要有数据。假设需要可视化的数据以对应的消息类型发布，我们在RVIZ中使用相应的插件订阅该消息即可实现显示。首先，需要添加显示数据的插件。点击RVIZ界面左侧下方的“Add”按钮，RVIZ会将默认支持的所有数据类型的显示插件罗列出来。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作在图中列表选择需要的数据类型插件，然后在“DisplayName”文本框中填入一个唯一的名称，用来识别显示的数据。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作添加完成后，rviz左侧的Displays中会列出已经添加的显示插件；点击插件列表前的加号，可以打开一个属性列表，根据需求设置属性。如果显示有问题，请检查属性区域的“Status”状态。Status有四种状态：OK、Warning、Error和Disabled，如果显示的状态不是OK，那么请查看错误信息，并仔细检查数据发布是否正常。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作在RVIZ中的viewpanel中提供了Orbit、FPS(First-Person)和Top-downOrthographic(自上而下正交)、三种摄像头显示方式，在该panel中可以通过下拉菜单进行选择。任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作(1)orbit方式：轨道相机只是围绕焦点旋转，同时始终注视着这一点。当移动相机时，焦点可视化为小圆盘：鼠标控制方式：鼠标左键：单击并拖动以围绕焦点旋转鼠标中键：单击并拖动以移动摄像机向上和向右矢量形成的平面中的焦点。移动的距离取决于焦点-如果焦点上有一个物体，并且单击其顶部，它将保持在鼠标下方鼠标右键：单击并拖动以放大/缩小焦点。向上拖动放大，向下缩小滚轮：放大/缩小焦点任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作(2)FPS(first-person)Camera方式：FPS相机是第一人称相机，所以它旋转就好像操作者正在用头看。鼠标控制方式：鼠标左键：单击并拖动以旋转。按住Control键并单击以选择鼠标下的对象并直接查看它鼠标中键：单击并拖动以沿着摄像机的向上和向右矢量形成的平面移动鼠标右键：单击并拖动以沿着摄像机的前向矢量移动。向上拖动向前移动，向下移动向后移动滚轮：向前/向后移动任务要求知识导入任务实施任务评价RVIZ的操作(3)Top-downOrthographic方式：自上而下的正交相机总是沿着Z轴向下看，并且是正交视图，这意味着随着它们越来越远，物体不会变小。鼠标控制方式：鼠标左键：单击并拖动以围绕Z轴旋转鼠标中键：单击并拖动以沿XY平面移动相机鼠标右键：单击并拖动以缩放图像滚轮：缩放图像任务要求知识导入任务实施任务评价根据任务要求，具体的工作任务实施步骤如下：(1)创建对应的功能包。在前面的任务重已经指定catkin_ws为工作空间，在此仍然在此工作空间中创建功能包$

cd~/catkin_ws/src$catkin_create_pkgurdf_demo任务要求知识导入任务实施任务评价(2)创建launch和urdf文件夹$cdurdf_demo$mkdirurdf$mkdirlaunch(3)创建模型文件$cdurdf$gedittransbot_base_01.urdf任务要求知识导入任务实施任务评价(4)创建带有纹理的模型文件—transbot_base_01.urdf$

cdurdf$gedittransbot_base_02.urdf(5)在RIVZ中调用机器人模型文件由于在RVIZ中调用机器人模型文件需要对多个属性进行设置，因此采用launch文件实现模型调用$cdlaunch$gedittransbot_base_01.launch任务要求知识导入任务实施任务评价(6)启动launch文件，实现模型调用调用transbot_base_01.urdf模型$

roslaunchurdf_demoransbot_base_01.launchmodel:=transbot_base_01调用transbot_base_02.urdf模型$roslaunchurdf_demoransbot_base_01.launchmodel:=transbot_base_02任务