mbot_laser_nav_gazebo的launch文件夹包含的内容有运行gazebo仿真环境，加载物理仿真环境地图，加载机器人模型的描述参数，运行joint_state_publisher节点发布机器人的关节状态，运行robot_state_publisher节点，发布tf变换，在gazebo中加载机器人模型。
mbot_laser_nav_gazebo.launch文件代码内容如下：
<launch>
<!-- 设置launch文件的参数 -->
<arg name="world_name" value="$(find mbot_gazebo)/worlds/cloister.world"/>
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
<!-- 运行gazebo仿真环境 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" value="$(arg world_name)" />
<arg name="debug" value="$(arg debug)" />
<arg name="gui" value="$(arg gui)" />
<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
</include>
<!-- 加载机器人模型描述参数 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_with_laser_gazebo.xacro'" />
<!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态 -->
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node>
<!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" output="screen" >
<param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
</node>
<!-- 在gazebo中加载机器人模型-->
<node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
args="-urdf -model mbot -param robot_description"/>
</launch>
launch文件所能实现的最终效果图如下：
Screenshot from 2019-01-23 17-20-45.png
代码的详细介绍如下：
一 加载gazebo物理仿真环境地图
代码如下：
<!-- 设置launch文件的参数 -->
<arg name="world_name" value="$(find mbot_gazebo)/worlds/model_1_21.world"/>
<arg name="paused" default="false"/>
<arg name="use_sim_time" default="true"/>
<arg name="gui" default="true"/>
<arg name="headless" default="false"/>
<arg name="debug" default="false"/>
第一句是加载自己构建的物理仿真环境，里面具有真实的场景，比如墙壁，柜子，下面的一些是环境的参数，以后自己会详细的补充上。
二 运行gazebo仿真环境
代码如下：
<!-- 运行gazebo仿真环境 -->
<include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
<arg name="world_name" value="$(arg world_name)" />
<arg name="debug" value="$(arg debug)" />
<arg name="gui" value="$(arg gui)" />
<arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
<arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
<arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
</include>
第一句话是从ROS库里找到关于gazebo仿真的相关配置文件，这个是ROS库里自带的，所以这里只需要加载就可以。同样下面的参数之后再补充。
三 加载机器人模型描述参数
<!-- 加载机器人模型描述参数 -->
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro --inorder '$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_with_laser_gazebo.xacro'" />
这里需要细说的是这里的机器人可以是自己构建的，如果自己前期不会，也可以直接拿别人写好的机器人模型加载即可，其实官方有几款机器人是直接可以拿来用的，而且包含的传感器以及他的动力学是非常稳定的，这里我是直接用的古月居代码里面的，后期我会试着换上官方给的一些机器人模型。这里仅仅是导入了一个机器人，其实配置机器人是非常麻烦的一件事，以下我尝试一下将古月代码里面的机器人构建进行分析
这里从另外一个package里面导入的机器人模型，包的名称是mbot_description，注意：这里导入的机器人是有路径的，也就是这个机器人模型来自与我find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_with_laser_gazebo.xacro里面的模型，效果图如下：
Screenshot from 2019-01-23 17-28-51.png
代码如下：
<?xml version="1.0"?>
<robot name="arm" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/gazebo/mbot_base_gazebo.xacro" />
<xacro:include filename="$(find mbot_description)/urdf/xacro/sensors/lidar_gazebo.xacro" />
<xacro:property name="lidar_offset_x" value="0" />
<xacro:property name="lidar_offset_y" value="0" />
<xacro:property name="lidar_offset_z" value="0.105" />
<!-- lidar -->
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="${lidar_offset_x} ${lidar_offset_y} ${lidar_offset_z}" rpy="0 0 0" />
<parent link="base_link"/>
<child link="laser_link"/>
</joint>
<xacro:rplidar prefix="laser"/>
<mbot_base_gazebo/>
</robot>
开头应该属于标准形式，类似于一个函数都要有一个头文件之类的，第二句是一个网站，ros wiki上面的网站关于xacro的说明。这些应该都属于这个文件的一种规范。以下我将详细的解释每一部分的功能一共分为4大块：
1. mbot_base_gazebo.xacro 这个文件就是机器人的详细描述，包括机器人身体的大小，轮子的大小和半径，Π的取值，其他的看不懂，所以配置一个自己需要的机器人真的是很复杂的操作。
<?xml version="1.0"?>
<robot name="mbot" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<!-- PROPERTY LIST -->
<xacro:property name="M_PI" value="3.1415926"/>
<xacro:property name="base_mass" value="20" />
<xacro:property name="base_radius" value="0.20"/>
<xacro:property name="base_length" value="0.16"/>
<xacro:property name="wheel_mass" value="2" />
<xacro:property name="wheel_radius" value="0.06"/>
<xacro:property name="wheel_length" value="0.025"/>
<xacro:property name="wheel_joint_y" value="0.19"/>
<xacro:property name="wheel_joint_z" value="0.05"/>
<xacro:property name="caster_mass" value="0.5" />
<xacro:property name="caster_radius" value="0.015"/> <!-- wheel_radius - ( base_length/2 - wheel_joint_z) -->
<xacro:property name="caster_joint_x" value="0.18"/>
<!-- Defining the colors used in this robot -->
<material name="yellow">
<color rgba="1 0.4 0 1"/>
</material>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 0.95"/>
</material>
<material name="gray">
<color rgba="0.75 0.75 0.75 1"/>
</material>
<!-- Macro for inertia matrix -->
<xacro:macro name="sphere_inertial_matrix" params="m r">
<inertial>
<mass value="${m}" />
<inertia ixx="${2*m*r*r/5}" ixy="0" ixz="0"
iyy="${2*m*r*r/5}" iyz="0"
izz="${2*m*r*r/5}" />
</inertial>
</xacro:macro>
<xacro:macro name="cylinder_inertial_matrix" params="m r h">
<inertial>
<mass value="${m}" />
<inertia ixx="${m*(3*r*r+h*h)/12}" ixy = "0" ixz = "0"
iyy="${m*(3*r*r+h*h)/12}" iyz = "0"
izz="${m*r*r/2}" />
</inertial>
</xacro:macro>
<!-- Macro for robot wheel -->
<xacro:macro name="wheel" params="prefix reflect">
<joint name="${prefix}_wheel_joint" type="continuous">
<origin xyz="0 ${reflect*wheel_joint_y} ${-wheel_joint_z}" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="${prefix}_wheel_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="${prefix}_wheel_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
</geometry>
<material name="gray" />
</visual>
<collision>
<origin xyz="0 0 0" rpy="${M_PI/2} 0 0" />
<geometry>
<cylinder radius="${wheel_radius}" length = "${wheel_length}"/>
</geometry>
</collision>
<cylinder_inertial_matrix m="${wheel_mass}" r="${wheel_radius}" h="${wheel_length}" />
</link>
<gazebo reference="${prefix}_wheel_link">
<material>Gazebo/Gray</material>
</gazebo>
<!-- Transmission is important to link the joints and the controller -->
<transmission name="${prefix}_wheel_joint_trans">
<type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
<joint name="${prefix}_wheel_joint" >
<hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
</joint>
<actuator name="${prefix}_wheel_joint_motor">
<hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
<mechanicalReduction>1</mechanicalReduction>
</actuator>
</transmission>
</xacro:macro>
<!-- Macro for robot caster -->
<xacro:macro name="caster" params="prefix reflect">
<joint name="${prefix}_caster_joint" type="continuous">
<origin xyz="${reflect*caster_joint_x} 0 ${-(base_length/2 + caster_radius)}" rpy="0 0 0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="${prefix}_caster_link"/>
<axis xyz="0 1 0"/>
</joint>
<link name="${prefix}_caster_link">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="${caster_radius}" />
</geometry>
<material name="black" />
</visual>
<collision>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0"/>
<geometry>
<sphere radius="${caster_radius}" />
</geometry>
</collision>
<sphere_inertial_matrix m="${caster_mass}" r="${caster_radius}" />
</link>
<gazebo reference="${prefix}_caster_link">
<material>Gazebo/Black</material>
</gazebo>
</xacro:macro>
<xacro:macro name="mbot_base_gazebo">
<link name="base_footprint">
<visual>
<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<box size="0.001 0.001 0.001" />
</geometry>
</visual>
</link>
<gazebo reference="base_footprint">
<turnGravityOff>false</turnGravityOff>
</gazebo>
<joint name="base_footprint_joint" type="fixed">
<origin xyz="0 0 ${base_length/2 + caster_radius*2}" rpy="0 0 0" />
<parent link="base_footprint"/>
<child link="base_link" />
</joint>
<link name="base_link">
<visual>
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
</geometry>
<material name="yellow" />
</visual>
<collision>
<origin xyz=" 0 0 0" rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="${base_length}" radius="${base_radius}"/>
</geometry>
</collision>
<cylinder_inertial_matrix m="${base_mass}" r="${base_radius}" h="${base_length}" />
</link>
<gazebo reference="base_link">
<material>Gazebo/Blue</material>
</gazebo>
<wheel prefix="left" reflect="-1"/>
<wheel prefix="right" reflect="1"/>
<caster prefix="front" reflect="-1"/>
<caster prefix="back" reflect="1"/>
<!-- controller -->
<gazebo>
<plugin name="differential_drive_controller"
filename="libgazebo_ros_diff_drive.so">
<rosDebugLevel>Debug</rosDebugLevel>
<publishWheelTF>true</publishWheelTF>
<robotNamespace>/</robotNamespace>
<publishTf>1</publishTf>
<publishWheelJointState>true</publishWheelJointState>
<alwaysOn>true</alwaysOn>
<updateRate>100.0</updateRate>
<legacyMode>true</legacyMode>
<leftJoint>left_wheel_joint</leftJoint>
<rightJoint>right_wheel_joint</rightJoint>
<wheelSeparation>${wheel_joint_y*2}</wheelSeparation>
<wheelDiameter>${2*wheel_radius}</wheelDiameter>
<broadcastTF>1</broadcastTF>
<wheelTorque>30</wheelTorque>
<wheelAcceleration>1.8</wheelAcceleration>
<commandTopic>cmd_vel</commandTopic>
<odometryFrame>odom</odometryFrame>
<odometryTopic>odom</odometryTopic>
<robotBaseFrame>base_footprint</robotBaseFrame>
</plugin>
</gazebo>
</xacro:macro>
</robot>
2. lidar_gazebo.xacro 关于激光雷达的配置，大小和半径
<?xml version="1.0"?>
<robot xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro" name="laser">
<xacro:macro name="rplidar" params="prefix:=laser">
<link name="${prefix}_link">
<visual>
<origin xyz=" 0 0 0 " rpy="0 0 0" />
<geometry>
<cylinder length="0.05" radius="0.05"/>
</geometry>
<material name="black"/>
</visual>
</link>
</xacro:macro>
</robot>
3. 关于激光雷达坐标系的确定,x,y是0，z是0.105，意思是相对与地面的高度是0.105米
<xacro:property name="lidar_offset_x" value="0" />
<xacro:property name="lidar_offset_y" value="0" />
<xacro:property name="lidar_offset_z" value="0.105" />
4. 激光雷达的配置：名称，类型，坐标，他的父对象和子对象（至于为什么不在上一步直接把激光雷达一步配置好，个人的理解是记住就行，不必追究太细）
<!-- lidar -->
<joint name="lidar_joint" type="fixed">
<origin xyz="${lidar_offset_x} ${lidar_offset_y} ${lidar_offset_z}" rpy="0 0 0" />
<parent link="base_link"/>
<child link="laser_link"/>
</joint>
四 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态
发布机器人各关节的状态代码如下
<!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态 -->
<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" ></node>
关于机器人关节状态的发布这个包是ROS系统自带的功能包，里面有一个joint_state_publisher的Python代码。是关于发布机器人关节状态的，这个地方我们不必纠结，照做就好。
五 运行robot_state_publisher节点，发布tf
机器人各个部件之间是一个什么样的关系，比如机器人本体与他传感器之间是什么关系，传感器位于他的哪个部位，轮子位于整个机器人哪个部位，再比如在避障算法中，激光雷达得到了激光数据如何转换为机器人自身的坐标系来进行避障，这就是机器人tf变换所要考虑的问题。
<!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf -->
<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" output="screen" >
<param name="publish_frequency" type="double" value="50.0" />
</node>
备注：这个包也是ROS系统本身自带的一个功能包，我们只需要使用格式跟他一致就可以。
六 在gazebo中加载机器人模型
<node name="urdf_spawner" pkg="gazebo_ros" type="spawn_model" respawn="false" output="screen"
args="-urdf -model mbot -param robot_description"/>
同样的ROS提供了这个包，照着做就可以了
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