7. Gazebo 与 ROS 集成

本文描述通过外部包 autonomy_ros 与 autonomy_gazebo 进行物理仿真与传感器仿真的集成方式。

这些包不在本 autonomy 仓库内，但为官方推荐的完整仿真路径。

7.1 架构

┌─────────────┐     ┌──────────────┐     ┌─────────────┐
│   Gazebo    │────→│ autonomy_ros │────→│  Autonomy   │
│  (physics)  │←────│   (bridge)   │←────│  (C++ 栈)   │
└─────────────┘     └──────────────┘     └─────────────┘
     │                      │
  /scan, /odom          cmd_vel, TF
  /camera, /clock

7.2 环境准备

export GLOG_logtostderr=1
export AUTOLINK_PATH=/workspace/autonomy/src/autonomy/autolink/autolink
export AUTONOMY_MODEL=waffle

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /workspace/autonomy/install/setup.bash

Docker 安装 Gazebo ROS 包见 docker/install/install_ros2.sh（gazebo-ros, turtlebot3-gazebo 等）。

7.3 启动命令

7.3.1 一体化启动

ros2 launch autonomy_ros autonomy.launch.py \
  use_gazebo:=true \
  world_type:=house \
  use_sim_time:=true

7.3.2 独立 Gazebo

ros2 launch autonomy_gazebo empty_world.launch.py gui:=true spawn_robot:=true
ros2 launch autonomy_gazebo autonomy_house.launch.py gui:=true spawn_robot:=true

7.4 Launch 参数

参数	默认	说明
`use_sim_time`	true	订阅 `/clock`，与 Gazebo 同步
`use_gazebo`	false	是否 spawn Gazebo 世界
`world_type`	house	`house` / `world`
`x_pose`, `y_pose`	-2.0, -0.5	机器人初始位姿
`gui`	true	Gazebo GUI
`spawn_robot`	true	是否生成机器人模型

7.5 Topic 与数据流

Topic	方向	说明
`/cmd_vel`	Autonomy → Gazebo	速度控制
`/odom`	Gazebo → Autonomy	里程计
`/scan`	Gazebo → Autonomy	激光，注入 costmap
`/clock`	Gazebo → ROS	仿真时间
TF `map→odom→base_link`	双向	位姿变换

config/planner/planner.lua 注释：激光经 autonomy_ros /scan bridge 注入 obstacle_layer。

7.6 costmap 与仿真对齐

base_footprint / base_link 与 Gazebo 机器人 URDF 一致
global_frame 通常为 map
use_sim_time:=true 时，所有节点使用仿真时钟

7.7 与 nav_test 的对比

维度	nav_test	Gazebo + ROS
依赖	无 ROS	ROS2 + Gazebo
物理	运动学积分	物理引擎
传感器	无	激光、相机、IMU
动态障碍	无	可扩展
CI 友好	✅	较重
调试可视化	日志	RViz + Gazebo GUI

7.8 故障排查

现象	处理
机器人不动	检查 `/cmd_vel` 是否发布；Gazebo 插件是否加载
无激光	确认 `/scan` topic；bridge 配置
TF 断裂	`ros2 run tf2_tools view_frames` 检查树
时间不同步	确保 `use_sim_time:=true` 且 `/clock` 发布

7.9 延伸阅读