Gazebo Classic 시뮬레이터 사용하기

저작권: 쿼드(QUAD) 드론연구소 https://smartstore.naver.com/maponarooo

Gazebo Classic은 객체 회피 및 컴퓨터 비전 테스트에 특히 적합한 자율 로봇을 위한 강력한 3D 시뮬레이션 환경입니다. 이 페이지에서는 SITL 및 단일 차량에서의 사용에 대해 설명합니다. Gazebo Classic은 HITL 및 다중 차량 시뮬레이션 에도 사용할 수 있습니다 .

지원 차량: 쿼드( Iris , Hex(Typhoon H480), 일반 표준 VTOL(QuadPlane) , Tailsitter, 비행기, 로버, 잠수함/UUV.

설치

Gazebo Classic 9 또는 11 설정은 Linux, macOS 및 Windows용 [표준 빌드 지침}(../dev_setup/dev_env.md)에 포함되어 있습니다. 추가 설치 지침은 gazebosim.org 에서 찾을 수 있습니다.

시뮬레이션 실행

cd /path/to/PX4-Autopilot
make px4_sitl gazebo-classic

지원되는 차량과 make명령은 아래에 나열되어 있습니다

Vehicle

Command

Quadrotor

make px4_sitl gazebo-classic

Quadrotor with Optical Flow

make px4_sitl gazebo-classic_iris_opt_flow

Quadrotor with Depth Camera (forward-facing)

make px4_sitl gazebo-classic_iris_depth_camera

Quadrotor with Depth Camera (downward-facing)

make px4_sitl gazebo-classic_iris_downward_depth_camera

3DR Solo (Quadrotor)

make px4_sitl gazebo-classic_solo

Typhoon H480 (Hexrotor) (with video streaming)

make px4_sitl gazebo-classic_typhoon_h480

Standard Plane

make px4_sitl gazebo-classic_plane

Standard Plane (with catapult launch)

make px4_sitl gazebo-classic_plane_catapult

Standard VTOL

make px4_sitl gazebo-classic_standard_vtol

Tailsitter VTOL

make px4_sitl gazebo-classic_tailsitter

Ackerman UGV (Rover)

make px4_sitl gazebo-classic_rover

Differential UGV (Rover)

make px4_sitl gazebo-classic_r1_rover

HippoCampus TUHH (UUV: Unmanned Underwater Vehicle)

make px4_sitl gazebo-classic_uuv_hippocampus

Boat (USV: Unmanned Surface Vehicle)

make px4_sitl gazebo-classic_boat

Cloudship (Airship)

make px4_sitl gazebo-classic_cloudship

SITL 실행

PX4가 시작되면 아래와 같이 PX4 쉘이 시작됩니다.

______  __   __    ___
| ___ \ \ \ / /   /   |
| |_/ /  \ V /   / /| |
|  __/   /   \  / /_| |
| |     / /^\ \ \___  |
\_|     \/   \/     |_/

px4 starting.

INFO  [px4] Calling startup script: /bin/sh etc/init.d-posix/rcS 0
INFO  [param] selected parameter default file eeprom/parameters_10016
[param] Loaded: eeprom/parameters_10016
INFO  [dataman] Unknown restart, data manager file './dataman' size is 11798680 bytes
INFO  [simulator] Waiting for simulator to connect on TCP port 4560
Gazebo multi-robot simulator, version 9.0.0
Copyright (C) 2012 Open Source Robotics Foundation.
Released under the Apache 2 License.
http://gazebosim.org
...
INFO  [ecl/EKF] 5188000: commencing GPS fusion

콘솔은 PX4가 기체별 초기화 및 매개변수 파일을 로드하고 시뮬레이터를 기다리는(및 연결하는) 상태를 표시합니다. [ecl/EKF] commencing GPS fusion라는 INFO 인쇄가 나오면 차량은 무장 준비가 된 것입니다.

메모

쿼드로터 모델을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하면 상황에 맞는 메뉴에서 팔로우 모드를 활성화할 수 있어 계속해서 볼 수 있어 편리합니다.

다음을 입력하여 공중으로 이륙할 수 있습니다.

pxh> commander takeoff

사용법/구성 옵션

센서/하드웨어 오류 시뮬레이션

안전 장치 시뮬레이션에서는 GPS 오류 및 배터리 소모와 같은 안전 장치를 작동하는 방법을 설명합니다.

헤드리스 모드

Gazebo Classic은 Gazebo Classic UI가 실행되지 않는 헤드리스 모드 에서 실행될 수 있습니다 . 이는 더 빠르게 시작되고 더 적은 시스템 리소스를 사용합니다(즉, 시뮬레이션을 실행하는 데 더 "가벼운" 방법입니다).

다음과 같이 일반 make명령 앞에 다음을 추가하면 됩니다.HEADLESS=1

HEADLESS=1 make px4_sitl gazebo-classic_plane

사용자 정의 이륙 위치 설정

Gazebo Classic의 이륙 위치는 환경 변수를 사용하여 설정할 수 있습니다. 이는 기본 이륙 위치와 세계에 설정된 모든 값을 모두 재정의합니다 .

설정할 변수는 PX4_HOME_ALT, PX4_HOME_LAT, PX4_HOME_LON및 입니다.

예를 들어:

export PX4_HOME_LAT=28.452386
export PX4_HOME_LON=-13.867138
export PX4_HOME_ALT=28.5
make px4_sitl gazebo-classic

시뮬레이션 속도 변경

PX4_SIM_SPEED_FACTOR환경 변수를 이용하여 실시간 대비 시뮬레이션 속도를 높이거나 낮출 수 있습니다.

export PX4_SIM_SPEED_FACTOR=2
make px4_sitl_default gazebo-classic

자세한 내용은 시뮬레이션 > 실시간보다 빠르게 시뮬레이션 실행을 참조하십시오 .

풍속 변경

풍속을 시뮬레이션하려면 wind_plugin 플러그인을 월드 파일에 추가하고 m/s 단위로 설정하세요( SET_YOUR_WIND_SPEED). 필요한 경우 windVelocityMax,windVelocityMean매개변수를 조정 합니다.

  <plugin name='wind_plugin' filename='libgazebo_wind_plugin.so'>
      <frameId>base_link</frameId>
      <robotNamespace/>
      <windVelocityMean>SET_YOUR_WIND_SPEED</windVelocityMean>
      <windVelocityMax>20.0</windVelocityMax>
      <windVelocityVariance>0</windVelocityVariance>
      <windDirectionMean>0 1 0</windDirectionMean>
      <windDirectionVariance>0</windDirectionVariance>
      <windGustStart>0</windGustStart>
      <windGustDuration>0</windGustDuration>
      <windGustVelocityMean>0</windGustVelocityMean>
      <windGustVelocityMax>20.0</windGustVelocityMax>
      <windGustVelocityVariance>0</windGustVelocityVariance>
      <windGustDirectionMean>1 0 0</windGustDirectionMean>
      <windGustDirectionVariance>0</windGustDirectionVariance>
      <windPubTopic>world_wind</windPubTopic>
    </plugin>

PX4/PX4-SITL_gazebo-classic/worlds/windy.world 에서 이것이 어떻게 수행되는지 확인할 수 있습니다.

조이스틱 사용

조이스틱 지원은 QGroundControl을 통해 지원됩니다 ( 여기서 설정 지침 참조 ).

GPS 노이즈 시뮬레이션

Gazebo Classic은 실제 시스템에서 일반적으로 발견되는 것과 유사한 GPS 잡음을 시뮬레이션할 수 있습니다(그렇지 않으면 보고된 GPS 값은 잡음이 없고 완벽합니다). 이는 GPS 잡음의 영향을 받을 수 있는 애플리케이션(예: 정밀 위치 지정)을 작업할 때 유용합니다.

gpsNoise대상 차량의 SDF 파일에 요소 값이 포함되어 있는 경우(즉, 라인이 있음 ) GPS 노이즈가 활성화됩니다 <gpsNoise>true</gpsNoise>. 이는 많은 차량 SDF 파일( solo.sdf , iris.sdf , Standard_vtol.sdf , delta_wing.sdf , plane.sdf , typhoon_h480 , tailsitter.sdf )에서 기본적으로 활성화되어 있습니다 .

GPS 소음을 활성화/비활성화하려면:

SDF 파일을 생성하려면 모든 차량에 대해 전망대 타겟을 빌드하세요. 예를 들어:
```
make px4_sitl gazebo-classic_iris
```
대상 차량에 대한 SDF 파일을 엽니다(예: ./Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_gazebo-classic/models/iris/iris.sdf ).
gpsNoise요소 검색 :
```
<plugin name='gps_plugin' filename='libgazebo_gps_plugin.so'>
  <robotNamespace/>
  <gpsNoise>true</gpsNoise>
</plugin>
```
- 존재하는 경우 GPS가 활성화된 것입니다. 다음 줄을 삭제하여 비활성화할 수 있습니다.<gpsNoise>true</gpsNoise>
- 존재하지 않으면 GPS가 비활성화됩니다. 위에 표시된 대로 gps_plugin섹션 gpsNoise에 요소를 추가하여 활성화할 수 있습니다.

다음에 Gazebo Classic을 빌드/다시 시작하면 새로운 GPS 노이즈 설정이 사용됩니다.

특정 세계 로드

PX4 는 PX4-Autopilot/Tools/simulation/gazebo-classic/sitl_gazebo-classic/worlds 에 저장된 여러 Worlds를 지원합니다. 기본적으로 Gazebo Classic은 empty.world 에 정의된 대로 특징 없는 평평한 평면을 표시합니다.

PX4 구성 대상에서 최종 옵션으로 지정하여 세계를 로드할 수 있습니다.

예를 들어, Warehouse world를 로드하려면 다음과 같이 추가하면 됩니다.

make px4_sitl_default gazebo-classic_plane_cam__warehouse

시뮬레이션된 깊이(Depth) 카메라

Gazebo Classic 깊이 카메라 모델 Openni Kinect 플러그인을 사용하여 Intel® RealSense™ D455 스테레오 심도 카메라를 시뮬레이션합니다.

/camera/depth/image_raw이는 각각 및 ROS 주제 에 대한 깊이 이미지와 카메라 정보를 게시합니다 /camera/depth/camera_info.

이러한 이미지를 사용하려면 ROS 또는 ROS 2를 설치해야 합니다. ROS 및 Gazebo를 설치할 때 "설치 충돌을 방지"하는 방법에 대한 이 페이지 상단의 경고를 참고하세요.

전방을 향한 깊이 카메라를 사용하여 쿼드로터를 시뮬레이션할 수 있습니다.

make px4_sitl gazebo-classic_iris_depth_camera

또는 아래쪽을 향하는 깊이 카메라가 있는 쿼드로터:

make px4_sitl gazebo-classic_iris_downward_depth_camera

비디오 스트리밍

Gazebo Classic용 PX4 SITL은 시뮬레이션된 차량 모델에 부착된 카메라 센서에서 UDP 비디오 스트리밍을 지원합니다. 스트리밍이 활성화되면 QGroundControl (UDP 포트 5600)에서 이 스트림에 연결하고 실제 카메라에서와 마찬가지로 시뮬레이션된 차량에서 Gazebo Classic 환경의 비디오를 볼 수 있습니다. 비디오는 gstreamer 파이프라인을 사용하여 스트리밍되며 Gazebo Classic UI의 버튼을 사용하여 활성화/비활성화할 수 있습니다.

전제조건

비디오 스트리밍에는 Gstreamer 1.0 이 필요합니다. Gazebo Classic을 설정할 때 필수 종속성이 이미 설치되어 있어야 합니다 (macOS 및 Ubuntu Linux용 표준 PX4 설치 스크립트/지침에 포함되어 있음).

메모

참고로 종속성에는 gstreamer1.0-plugins-base, gstreamer1.0-plugins-good, gstreamer1.0-plugins-bad, gstreamer1.0-plugins-ugly, 가 포함됩니다 libgstreamer-plugins-base1.0-dev.

비디오 스트리밍 시작/중지

대상 차량에서 지원하면 비디오 스트리밍이 자동으로 시작됩니다. 예를 들어 Typhoon H480에서 비디오 스트리밍을 시작하려면:

make px4_sitl gazebo-classic_typhoon_h480

Gazebo UI 비디오 ON/OFF 버튼을 사용하여 스트리밍을 일시 중지/다시 시작할 수 있습니다.

Gazebo 비디오를 보는 방법

SITL/Gazebo Classic 카메라 비디오 스트림을 보는 가장 쉬운 방법은 QGroundControl 을 사용하는 것입니다 . 애플리케이션 설정 > 일반을 열고 비디오 소스를 UDP h.264 비디오 스트림 으로 설정 하고 UDP 포트를 5600 으로 설정하기만 하면 됩니다.

그러면 Gazebo Classic의 비디오가 실제 카메라에서와 마찬가지로 QGroundControl 에 표시되어야 합니다.

메모

Gstreamer Pipeline을 이용하여 영상을 시청하는 것도 가능합니다 . 다음 터미널 명령을 입력하기만 하면 됩니다.

gst-launch-1.0  -v udpsrc port=5600 caps='application/x-rtp, media=(string)video, clock-rate=(int)90000, encoding-name=(string)H264' \
! rtph264depay ! avdec_h264 ! videoconvert ! autovideosink fps-update-interval=1000 sync=false

자세한 로깅

모델에 문제가 있으면 SITL은 자동으로 실패합니다. 다음과 같이 VERBOSE_SIM를 사용하여 보다 자세한 로깅을 활성화할 수 있습니다.

export VERBOSE_SIM=1
make px4_sitl gazebo-classic

또는

VERBOSE_SIM=1 make px4_sitl gazebo-classic

PreviousROS(1) + PX4 Toolchain 구성 NextROS2 + PX4 Toolchain 구성

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