¶ Gazebo开源仿真文档使用手册
为了更好的学习“卓越之星”与“智行”系列产品：
智行-W2U，智行-W4A，智行W2C，智行W2A，智行W3S，我们将上述产品的仿真模型文件开源，传感器参数与安装位置和真实的智行产品保持一致，这样同学们可以使用gazebo模型预习ROS相关知识，调试和学习相关内容，再移植到真机进行优化开发与测试，方便老师和同学们开展进一步的学习。需要注意的是，仿真的环境过于理想，因此仿真平台只可以作为逻辑，通讯等功能的验证，真实的完成任务，调试算法，还是需要在真实设备上解决。
¶ 使用准备
- 需要个人PC一台；
- 本平台基于ROS和Ubuntu操作系统，需要按照后续步骤进行安装；
¶ 获取Ubuntu在您的PC上
Ubuntu是一个基于Debian的以桌面应用为主的Linux操作系统。它的名字来自非洲南部祖鲁语或科萨语的“ubuntu”一词，意思是“人性”、“我的存在是因为大家的存在”，是非洲传统的一种价值观。Ubuntu的目标在于为一般用户提供一个最新同时又相当稳定，主要以自由软件建构而成的操作系统。Ubuntu具有庞大的社区力量支持，用户可以方便地从社区获得帮助。
Ubuntu适用于笔记本电脑、桌面电脑和服务器，特别是为桌面用户提供尽善尽美的使用体验。它几乎包含了所有常用的应用软件，如文字处理、电子邮件、软件开发工具和Web服务等。此外，Ubuntu每6个月会发布一个新版本，以提供最新最强大的软件。
在个人PC上安装Ubuntu系统的方式主要有以下两种：
¶ 安装双系统
安装Ubuntu 20.04双系统需要遵循一系列步骤，下面是一个基本的步骤指南：
¶ 环境准备：
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查看机器的BIOS模式（UEFI或Legacy），通常可以通过Windows系统信息或BIOS设置查看。
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为Ubuntu预留硬盘空间。在Windows中，可以通过磁盘管理工具压缩现有分区来创建未分配空间。
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下载Ubuntu 20.04的ISO镜像文件。
镜像可选下载地址（请下载20.04版本）：
官方下载地址：https://ubuntu.com/download
清华大学开源软件站：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-releases/
阿里云开源软件站：https://mirrors.aliyun.com/ubuntu-releases/ -
制作一个可启动的USB安装介质。你可以使用工具如Rufus或Etcher，选择对应的ISO镜像和USB驱动器来制作。
¶ 开始安装：
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插入USB安装介质并重启计算机。
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在启动时进入BIOS设置（通常是按F2、F10、DEL或ESC键，具体取决于你的计算机），将启动顺序更改为首先从USB驱动器启动。
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保存更改并退出BIOS设置，计算机将从USB安装介质启动。
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选择“Install Ubuntu”开始安装过程。
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选择语言、键盘布局和时区等选项。
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在“Installation type”步骤中，选择“Something else”以进行自定义分区。
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创建新的分区用于Ubuntu。你可以创建多个分区（例如，根分区、交换空间和/home分区），或者只创建一个简单的根分区。确保将分区类型设置为适当的Linux文件系统（如ext4）。
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选择分区方案并继续安装。
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输入你的用户名、计算机名称和密码等信息。
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等待安装过程完成。
¶ 安装完成后的配置：
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安装完成后，重启计算机。
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在启动时，你可能需要再次进入BIOS设置，将启动顺序更改回硬盘启动，或者选择在启动菜单中选择Ubuntu启动项。
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登录Ubuntu，并进行必要的配置和更新。
另外，具体步骤可能会因你的硬件和现有系统设置而有所不同。如果你遇到任何问题，建议查阅Ubuntu官方文档或寻求社区支持。
Ubuntu官方网址如下：
https://www.ubuntu.com
同时，Ubuntu也提供有中文网站，网址为
https://cn.ubuntu.com
您可以在上述网站上找到关于Ubuntu的各种信息，包括下载、文档、社区支持等。
¶ 安装虚拟机
首先，下载VMare，VMare的官网如下所示：https://www.vmware.com，最好下载VMare 17。
其次，下载Ubuntu20.04的镜像，记下安装的路径，后面在安装时会用到此路径。
安装虚拟机：
- 打开 VMware，点击【创建新的虚拟机】。或者如第二张图片所示，点击左上角的【文件】，然后点击【新建虚拟机】（快捷键为 Ctrl + N）：
后续选择默认即可：
点击下一步即可：
选择操作系统为Linux其具体版本为Ubuntu
给虚拟机起名字及指定安装路径：
指定磁盘空间大小及磁盘划分：
点击自定义硬件：
修改网络模式为桥接：
选择Ubuntu镜像：
点击开启虚拟机：
接下来就是继续安装Ubuntu：
直到可以打开Ubuntu界面，安装就完成了。
¶ 安装ROS在Ubuntu系统内
在Ubuntu系统内打开终端，按照如下方式安装ROS：
首先，安装前建议先将系统源替换成国内源，否则后续安装软件等会非常的慢。
替换方法如下所示：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/348186774
ROS官方安装教程：
https://wiki.ros.org/noetic/Installation/Ubuntu
其次，安装ROS在虚拟机上：
sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ lsb_release -cs main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
sudo apt install curl
curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
根据提示输入指令即可一步步完成安装。
打开一个终端输入roscore，出现下面内容证明安装成功：
打开终端输入
rosrun turtlesim turtlesim_node
出现小乌龟：
ROS安装完成，可以开始使用了。
¶ 使用智行系列仿真包
¶ 源代码获取与启动
首先，在你的Ubuntu系统中建立一个工作空间（这里假设为catkin_ws)
mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws/src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws
catkin_make
然后，将这个包下载到本工作空间编译：
https://gitee.com/bo_chuang_shang_he/zx_description.git
使用下面的指令：
cd catkin_ws/src
git clone https://gitee.com/bo_chuang_shang_he/zx_description.git
cd ..
catkin_make
需要注意的是，要将本工作空间添加到系统环境变量中
gedit ~/.bashrc
增加下面这行：
Ctrl+S保存。
这时我们就可以使用这个包了。
除此之外，我们还要将gazebo模型下载到本地
cd ~/.gazebo/
mkdir -p models
cd ~/.gazebo/models/
wget http://file.ncnynl.com/ros/gazebo_models.txt
wget -i gazebo_models.txt
ls model.tar.g* | xargs -n1 tar xzvf
防止打开gazebo一直卡在加载界面。
然后，需要额外安装一些ros库来帮助使用:
sudo apt-get install ros-noetic-joint-state-controller
sudo apt-get install ros-noetic-effort-controllers
sudo apt-get install ros-noetic-position-controllers
sudo apt-get install ros-noetic-joint-trajectory-controller
sudo apt-get install ros-noetic-controller-manager
sudo apt-get install ros-noetic-gazebo-ros-control
sudo apt-get install ros-noetic-ros-controllers
sudo apt-get install ros-noetic-rqt-joint-trajectory-controller
sudo apt-get install ros-noetic-rqt-controller-manager
sudo apt-get install ros-noetic-gazebo-*
首先，试试打开gazebo的world
roscd zx_description/worlds/
gazebo cloister.world
加载出来了gazebo地图：
打开终端输入：
roslaunch zx_description w2c.launch
w2c平台就出现在了仿真环境中。
如果切换到
roslaunch zx_description w2a.launch
带有5自由度机械臂的w2a直接出现在了屏幕中。
¶ 驱动并使用智行传感器数据
首先，我们要让智行小车动起来。
先按照上面的步骤启动w2c或者w2a。
然后打开终端输入下面的指令：
roscd zx_description/scripts/
chmod a+x chmod a+x zx_teleop.py
ls
赋予我们的运动控制脚本可执行权限,发现这个python脚本变绿了，说明它是可执行的，这样就可以用rosrun来执行这个脚本了。
打开终端输入
rosrun zx_description zx_teleop.py
按照屏幕打印出来的提示即可控制智行小车运动。
i：可以使小车前进；
，：可以使小车后退；
j：可以使小车左转；
l：可以使小车右转；
q/z：小车加速/减速，每按一次加减速10%；
w/x：单独修改线速度；
e/c：单独修改角速度；
当然了，我们控制小车运动主要还是使用/cmd_vel这个topic。
目前可以获得小车的如下信息：
轮式里程计
消息：/odom
打开终端输入
rostopic echo /odom
可以得到上面结果。
激光雷达原始数据
消息：/scan
打开终端输入
rostopic echo /scan
可以得到上面结果。
imu原始数据
消息：/imu
打开终端输入
rostopic echo /scan
可以得到上面结果。
以上数据可以使用，帮助同学们基于智行小车完成自主建图/导航等功能。
¶ 使用ROS的Controller控制智行机械臂
首先，启动gazebo并加载我们的w2a模型：
roslaunch zx_description w2a.launch
其次，加载ros官方提供的controller可视化界面，来控制机械臂的几个关节
rosrun rqt_joint_trajectory_controller rqt_joint_trajectory_controller
选择如下，并点击中间按钮启动控制：
拖拽下面滑条，关节会运动到目标角度：
这样，我们就可以实现对W2A机械臂的关节控制了。
¶ 基于仿真实现ROS的建图导航定位
首先安装ros的建图/导航/定位包：
sudo apt-get install ros-noetic-gmapping
sudo apt-get install ros-noetic-navigation
这样可以在您的系统中使用ROS导航定位功能了。
首先启动gazebo和w2c：
roslaunch zx_description w2c.launch
接着启动gmapping建图：
roslaunch zx_description gmapping.launch
可以看到地图出现在rviz中：
使用下面指令启动运动控制完成建图：
rosrun zx_description zx_teleop.py
使用下面指令保存建好的地图：
roslaunch zx_description save_map.launch
地图就保存在了zx_description功能包下的maps文件夹内。
重启仿真，使用下面指令开启自主导航
roslaunch zx_description navigation.launch
这时候看rviz，可以看到：
这时使用2DNavGoal按钮选择一个目标点，W2C机器人可以自主导航过去：
gazebo中的机器人也随之运动到了指定位置：
这样我们就可以使用ros的自主导航功能了。