接下來我們就要來把模型匯入到 Gazebo 裡面了！

ROS-Gazebo 專案

前天的內容提到，我們要使用 ROS 指令來啟動 Gazebo ，並且要做到以下事情：

1. 定義模型與場景，包含啟動檔（.launch ）、模型檔（.sdf）、世界檔（.world）
2. 控制機器人的移動
3. 處理感測器的資料

既然要做的事情這麼多，我們就需要按照 Day 5 的方式建立套件來達成目的。

在 src 目錄中建立一個套件，我先命名為 my_simulations，相依套件先用預設的幾個就好。

$ cd ~/catkin_ws/src

$ source devel/setup.bash

$ catkin_create_pkg my_simulation std_msgs rospy roscpp

$ cd ~/catkin_ws

$ catkin_make

$ cd ~/catkin_ws/scr/my_simulation 

接著建立需要用到的目錄：

$ mkdir launch world models

建立一個 ROS-Gazebo 專案的啟動檔

啟動檔 .launch是利用 XML 格式寫的配置文件，用來啟動多個節點、設定參數、載入環境變數，如此一來就不需要手忙腳亂地又要啟動主節點、啟動 Gazebo ，又要執行其他 ROS 的程序。

XML 格式大致上是使用一對三角括號的標籤（Tags，如： <launch></launch> 或 <arg … />）將區塊包起組成的結構，每個標籤區塊內都可以包含多個標籤區塊。
在區塊內可以設定該標籤的屬性（Attributes，如：arg name="debug" ）。而用 <!-- --> 包起的部分則是註解的內容。

啟動檔 .launch 的基本結構

首先在 launch 目錄建立一個啟動檔 my_launch.launch ：

$ touch launch/my_launch.launch

在 my_launch.launch 中加入內容如下，這裡面包含了啟動檔的基本結構：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<launch>
    <!-- 設定引數 -->
    <arg name="debug" default="false" />
    <arg name="gui" default="true" />
    <arg name="pause" default="false" />
    <arg name="world" default="$(find my_simulations)/world/my_world.world" />

    <!-- 設定 inclue 並提供引數 -->
    <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
        <arg name="world_name" value="$(arg world)" />
        <arg name="debug" value="$(arg debug)" />
        <arg name="gui" value="$(arg gui)" />
        <arg name="paused" value="$(arg pause)" />
        <arg name="use_sim_time" value="true" />
    </include>
</launch>

1. XML 宣告和 <launch> 標籤：

   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?> 這一行是 XML 格式宣告，這一條其實可有可無，但是加上這行後系統就能自動解析這個檔案的格式，對於撰寫文件會更方便。

   <launch> 標籤是整個啟動檔的根基，用來包住所有的內容。

2. <arg> 引數設置區塊：

   在 <arg> 這個區塊中用來指派引數（Argument）的值，和寫 Python 程式時需要指派變數值的概念類似。在匯入其他啟動檔或是定義節點時可以傳遞進去供其使用。

   格式：

   <arg name="[arg_name]" default="[defalut_value]" />
   
   <arg name="[arg_name]" value="[fixed_value]" />
   

   • name="[arg_name]”：宣告引數名稱。
   • default="[defalut_value]" ：定義引數具有預設值，但是可以被覆蓋。
   • value="[fixed_value]" ：定義引數具有特定的值，不可以被覆蓋。

   在 my_launch.launch 中，我設置了 debug 為 false （不要啟動 Gazebo 除錯模式）， gui 為 true （開啟 Gazebo 圖形介面）， pause 為 false （ 如果設定為 true 則模型將支援動態表現，如起降、飛行等）， world 指定來自 my_simulations 套件路徑下的世界檔 my_world.world。

3. <include> 匯入其他啟動檔：

   在 <include> 這個區塊中，可以將多個啟動檔匯入這個啟動檔之中，這可以讓專案更加模組化。比如說，我可以在 main.launch 中匯入 spawn_robot.launch 負責生成機器人，再匯入 start_world.launch 負責載入模擬環境設定和啟動 Gazebo 。透過匯入已存在的啟動檔，我們就可以沿用它的啟動邏輯，而不用在其他專案裡重新寫一遍。

   格式：

   <include file="$(find [pkg-name])/path/filename.launch">
       <arg name="arg_name" value="arg_value"/>
   </include>
   

   • $(find pkg_name) ：這裡使用替換引數（substitution args）的做法，也就是在執行時， roslaunch 會先解析 $( ) 內的指令。在這裡 find pkg_name 代表先找到套件的路徑，並將路徑替代上去後再組合得到完整路徑。類似的用法還有 $(arg arg_name) 替代引數的值。

   在 my_launch.launch 中，我設置匯入 gazebo_ros 這個套件的啟動檔，直接使用 Gazebo 官方設置的啟動環境，並且將開頭設定的引數傳進去。

4. <node> 節點宣告區塊

   因為在這個範例中直接匯入 gazebo_ros 套件的啟動檔，所以沒有真的用到節點宣告。這裡拿 gazebo_ros 的原始碼片段說明，有興趣的人可以前往套件的 GitHub 儲存庫看看：

   <!-- ...前面省略 -->
   
   <!-- start gazebo server-->
   <node name="gazebo" pkg="gazebo_ros" 
   type="$(arg script_type)" respawn="$(arg respawn_gazebo)" output="$(arg output)"
   args="$(arg command_arg1) $(arg command_arg2) $(arg command_arg3) -e $(arg physics) $(arg extra_gazebo_args) $(arg world_name)"
   required="$(arg server_required)" />
   
   <!-- start gazebo client -->
   <node name="gazebo_gui" pkg="gazebo_ros" 
   type="gzclient" respawn="false" output="$(arg output)" args="$(arg command_arg3)"
   required="$(arg gui_required)"/>
   
   

   節點宣告的區塊使用 <node> 標籤包起來，用來定義要啟動或關閉的 ROS 節點。

   格式：

   <node name="node_name" pkg="pkg_name" type="filename" args="arg1 arg2 arg3" output="screen"/>
   

   • name="node_name"：節點名稱。
   • pkg="pkg_name"：節點所在的套件名稱。
   • type="filename"：節點的可執行檔名稱。
   • args="arg1 arg2 arg3” ：提供給節點的引數。
   • output="screen"：輸出位置，設定 screen 可以在終端機看到節點的輸出訊息，設置 log 則會儲存在 ROS 的日誌檔案。

光是啟動檔的部分就可以寫了這麼多有點出乎我意料，這個範例甚至只有設定環境參數和指定世界檔而已！為了避免篇幅過長，明天再繼續寫設定模型和世界的部分吧。