寫在前面
通過上一節的部落格，相信朋友們已經對urdf有了一個較為完整的認識，應該也可以自主的寫一個urdf檔案在ros和gazebo看到了，但是僅僅是這樣，如果我們志在讓機器人在gazebo中運作的話，其實還是差很多東西，原因還是那句話，gazebo是靠實體引擎驅動的，我們現在的urdf檔案還差一些實體定律所需要的最基本的屬性。
那麼本節的主要目的就是給我們的urdf添加上更多的屬性，讓gazebo更加“歡迎”我們給予它的機器人描述檔案。
tips：再次說明一下，本系列主要是想幫助朋友們更好的了解ros和gazebo是怎麼聯系在一起的（在我獨自探索的時候，覺得這條主線的捋順是最重要的），重點不在程式，也不在各式各樣的标簽上，是以對于标簽和程式，這裡不做過多講解，有興趣的可以更多的參考部落格中給出的連結，那裡面講的要比我全面的多。
整體流程架構
依舊祭出官方的架構圖
在上個部落格中，雖然放上了該圖，但是似乎并沒有什麼内容是與該圖想對應的。誠然，上節的内容大多數是urdf的東西，在該圖裡面就是一個小方塊，但是本節的内容就能在這裡面展現的更多了。
廢話不多說，下面開始我們的探索之旅。
把大象裝進冰箱裡第二步——給urdf打上gazebo的屬性
這一步的目的其實很明顯，就是為了讓我們的機器人具備更多的屬性，進而讓我們的機器人在gazebo的仿真中能表現的更像在真實世界中一樣！
對link使用gezebo标簽
作用
我們知道，在現實世界中，一個物體光有品質和旋轉慣量是完全不夠的，這兩個元素隻是最基本的屬性，
表征這個物體可以被實體引擎觀測到，但是僅僅如此是達不到我們想用gazebo的初衷的——通過這個平台模拟機器人在真實世界中的表現。舉個簡單的例子，一個物體除了品質外，另一個很重要的屬性就是表面摩擦系數了，而這個屬性link标簽根本沒有對其進行定義，那麼這時候gazebo标簽就派上了用場。
流程
1.找到上節的urdf檔案
2.将wheel的link和joint去掉，這時候運作下面的指令：
3.這時候在gazebo中你應該能看到白色的box，右鍵你的模型，在快捷菜單中點選“Apply Force/Torque”，這時候我們就能看到這樣的情景
這裡提醒一下，因為上節的時候，最後将base_link和car_link固連在了一起，中間差了一個輪子的高度，此時你力的着力點很有可能不在物體上，這時候你需要調整面闆中的Application Point的XYZ值讓着力點在模型上
之後我們在Force下面的X的編輯欄中填入10000N，之後點選Apply Force或者Apply All，就可以看到模型向X軸運動了，當然你也可以嘗試編輯Torque中的值，如果你修改的是X或者Y軸的數值，你會看到模型彈騰一下，但是如果你修改的是Z軸的值，那麼你就會看到模型的旋轉啦！
特别注意的是，修改值的時候盡可能的大一些，雖然我們給予的外力很大，但是由于仿真中一步的時間很短，是以很小的力是根本看不出效果的
到這裡，你可能會說：咦，說好的gazebo标簽呢？那麼下面開始我們的正題，在urdf的最後面（當然要在robot标簽内！）中添加一個geazbo的标簽。
4.在代碼中添加如下的語句：
<!-- gazebo -->
<gazebo reference="car_link">
<material>Gazebo/WoodFloor</material>
<mu1>0.5</mu1>
<mu2>0.5</mu2>
</gazebo>
這時候輸入gazebo的顯示指令之後，你就能看到一個木質地闆做的模型：D 關于模型的材料，更詳細的内容可以移步到here
但是，如果你此時在rviz中打開模型的話，你會發現模型并沒有這麼漂亮：（ 還是原來那個樣子
這也就是說，gazebo标簽隻是告訴gazebo怎麼顯示，并不會管ros中模型的形态以及屬性，是以，這兩個子產品之間毫無疑問是有一個巨大的鴻溝隔着的！而能填補這個鴻溝的，就是整體架構圖中的ros_control，不過這就是下節的内容了：D
不過話說回來，添加這個标簽裡面還有兩個mu的值，我們似乎還沒有看到他的作用呢，其實很簡單，你隻需要重複上面的給力操作的話，你就能發現，同樣是10000N的力，這次能夠移動的更遠了～沒錯！預設情況下，當我們沒有對gazebo标簽内的屬性指派的話，gazebo會給予一個預設的值，讓模型能夠工作，例如這裡表面摩擦系數就預設是1.0，是以當我們修改摩擦系數為0.5的時候，相同的力我們就能給予更大的加速度，是以推的就更遠，感興趣的也可以試試給0.0哈，gazebo會告訴你什麼叫不可能：）
關于gazebo可以給link加的屬性，因為比較多，也不能一一介紹，上面的代碼給出的就是最常用的标簽，其他的标簽可以看下圖，官方關于這個地方的講解可以參考here
tips：如果對于标簽的值不确定的話，最好的方式就是敬而遠之，不要填寫，gazebo會給予一個預設可用的值的！擅自的修改會導緻不好的結果。
對joint使用gazebo标簽
實際上，這部分目前接觸的不是很多，是以這部分就一筆帶過了，各個屬性值可以看下面的圖檔
更詳細的參考here
給joint添加真正的執行裝置——transmission标簽
這部分算是本部落格的比較重要的部分了，因為一再強調，gazebo中的仿真都是基于實體引擎的，那麼你想讓一個模型運動，從本質上講，必須要有力施加在模型上，就實際而言，我們必須在模型上加上執行器（通常情況下就是電機了），讓模型運動起來。
作用
transmission标簽主要的針對對象是joint（因為一般兩個link連接配接處的地方如果是非固定的，那麼一定會存在一個執行裝置來改變兩個link的相對位置），transmission标簽的作用就是給這個joint打上某種執行器的标簽，有了執行器，gazebo就可以在實體層面上對模型進行驅動了。
流程
- 修改上面的urdf，把整個機器人建立成一個四輪式的機器人
- 對于每一個joint，我們在下面添加它的transmission标簽，這裡直接給出我修改之後的程式
<?xml version="1.0"?>
<robot name="rbo" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">
<!-- variable -->
<xacro:property name="PI" value="3.1415926"/>
<xacro:property name="car_width" value="1.0"/>
<xacro:property name="car_length" value="2.0"/>
<xacro:property name="car_height" value="0.3"/>
<xacro:property name="wheel_length" value="0.13"/>
<xacro:property name="wheel_radius" value="0.25"/>
<xacro:property name="wheel_origin_xyz" value="0.0 0.0 0.0"/>
<xacro:property name="wheel_origin_rpy" value="0.0 ${PI/2} 0.0"/>
<!-- rviz color -->
<material name="blue">
<color rgba="0 0 1 1"/>
</material>
<material name="black">
<color rgba="0 0 0 1"/>
</material>
<!-- macro -->
<xacro:macro name="default_inertial" params="mass">
<inertial>
<mass value="${mass}" />
<inertia ixx="1.0" ixy="0.0" ixz="0.0" iyy="1.0" iyz="0.0" izz="1.0" />
</inertial>
</xacro:macro>
<xacro:macro name="box_geometry" params="width length height">
<geometry>
<box size="${width} ${length} ${height}"/>
</geometry>
</xacro:macro>
<xacro:macro name="cylinder_geometry" params="length radius">
<geometry>
<cylinder length="${length}" radius="${radius}"/>
</geometry>
</xacro:macro>
<xacro:macro name="default_origin" params="xyz rpyaw">
<origin xyz="${xyz}" rpy="${rpyaw}"/>
</xacro:macro>
<!-- links -->
<link name="car_link">
<visual>
<xacro:box_geometry width="${car_width}" length="${car_length}" height="${car_height}"/>
<material name="blue"/>
</visual>
<collision>
<xacro:box_geometry width="${car_width}" length="${car_length}" height="${car_height}"/>
</collision>
<xacro:default_inertial mass="3.0"/>
</link>
<!-- gazebo -->
<gazebo reference="car_link">
<material>Gazebo/SkyBlue</material>
<mu1>0.5</mu1>
<mu2>0.5</mu2>
</gazebo>
<!-- wheel joint macro -->
<!-- right:1 left:-1 -->
<xacro:macro name="wheel_car_joint" params="wheel_name front_end left_right">
<link name="${wheel_name}">
<visual>
<xacro:cylinder_geometry length="${wheel_length}" radius="${wheel_radius}"/>
<xacro:default_origin xyz="${wheel_origin_xyz}" rpyaw="${wheel_origin_rpy}" />
<material name="black"/>
</visual>
<collision>
<xacro:cylinder_geometry length="${wheel_length}" radius="${wheel_radius}"/>
<xacro:default_origin xyz="${wheel_origin_xyz}" rpyaw="${wheel_origin_rpy}" />
</collision>
<xacro:default_inertial mass="1.0"/>
</link>
<!-- joints -->
<joint name="car_base_${wheel_name}" type="continuous">
<origin xyz="${left_right*(wheel_length+car_width)/2.0} ${front_end*car_length*0.6/2.0} 0.0" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
<parent link="car_link"/>
<child link="${wheel_name}"/>
<axis xyz="0.0 1.0 0.0"/>
</joint>
<gazebo reference="${wheel_name}">
<material>Gazebo/Black</material>
<mu1>0.5</mu1>
<mu2>0.5</mu2>
</gazebo>
<transmission name="${wheel_name}_transmission">
<type>transmission_interface/SimpleTransmission</type>
<joint name="car_base_${wheel_name}">
<hardwareInterface>hardware_interface/VelocityJointInterface</hardwareInterface>
</joint>
<actuator name="${wheel_name}_motor">
<mechanicalReducction>1</mechanicalReducction>
</actuator>
</transmission>
</xacro:macro>
<xacro:wheel_car_joint wheel_name="front_right_wheel" front_end="1.0" left_right="1.0"/>
<xacro:wheel_car_joint wheel_name="front_left_wheel" front_end="1.0" left_right="-1.0"/>
<xacro:wheel_car_joint wheel_name="end_right_wheel" front_end="-1.0" left_right="1.0"/>
<xacro:wheel_car_joint wheel_name="end_left_wheel" front_end="-1.0" left_right="-1.0"/>
<!-- base_link -->
<link name="base_link"/>
<joint name="base_link_car" type="fixed">
<origin xyz="0.0 0.0 ${wheel_radius}" rpy="0.0 0.0 0.0"/>
<parent link="base_link"/>
<child link="car_link"/>
</joint>
</robot>
這個程式的運作結果就是如下圖
由于我在程式也在link标簽内部加入了material的值，是以在rviz中，大家應該也可以看到一個相同顔色的小車
這裡對transmission标簽内部的屬性值稍作介紹：
1. type: 這個标簽不用擔心了，隻有一個值：transmission_interface/SimpleTransmission
2. joint：首先要指明transmission服務的joint的名稱，之後其中包含一個必填屬性
- hardwareInterface：該屬性表明了這個joint是什麼類型的，目前使用最多的（我的感覺是差不多隻有這三種類型）是以下三個屬性值：EffortJointInterface（通過輸入功率控制電機），VelocityJointInterface（控制電機的轉速），PositionJointInterface（控制電機的位置）。
3. actuator：首先要為你的執行器起一個名字（一般就是什麼什麼motor），之後指定執行器的内部屬性
- mechanicalReduction：指明電機的減速比
- hardwareInterface：這個可以不指明，因為在joint中已經指明了
以上三個内部屬性就是transmission的全部标簽了，當然，有的朋友可能會問，作為執行器，必然是會有速度，功率的限制的，這個标簽裡面為什麼沒有這些參數？答：這些參數其實都有，隻不過你要在上一節的joint标簽中賦予相應的值，因為這些值說真的是屬于joint的，并不屬于transmission這個映射的屬性，相應設定如下圖，具體可以參考here：
讓執行器真正的能夠進行硬體仿真——libgazebo_ros_control.so
回到最上面的整體流程圖，我們可以看到，在simulaition那麼方框内，gazebo的作用其實僅僅是一個simulator的作用，它需要writeSim這個接口來接受一些東西之後，才能在實體引擎的作用下模仿出真實的場景，完事兒之後，再把一些東西送出去，直接負責與之互動的就是這裡的RobotHWSim。
作用
負責将上層應用程式的信号量傳輸給gazebo進行仿真。例如，PID Loop計算得到了name=“wheel”的這個執行器需要輸入10W的功率，那麼經過JointCommand這個接口之後，信号就轉化為了隻有Effort Joint才能識别的信号，送給RobotHWSim，RobotHWSim接到這個信号之後，會找這個節點對應的transmission的是否也是Effort類型的，如果不是的話，gazebo就跪給你看了（當然并不是退出，而是你的這個信号就根本不會産生價值）；如果是的話，信号的取值也很合理，那就可以開心的把它轉化為gazebo能識别的信号給它了；一段時間後，gazebo将仿真的結果送回來，RobotHWSim拿着這個結果一算：Oh，這個關節運動了多少多少，就開開心心的吧這個結果送給JointState接口，由它轉化為ros的信号。當然上面全部是我的個人猜測，如果有大神知道裡面的實際情況，也請在這裡指導一下～不勝感激！
流程
在代碼的任意位置添加如下代碼：
<!-- plagin -->
<gazebo>
<plugin name="gazebo_ros_control" filename="libgazebo_ros_control.so">
<robotNamespace>/</robotNamespace>
<robotSimType>gazebo_ros_control/DefaultRobotHWSim</robotSimType>
</plugin>
</gazebo>
這裡命名空間是一個比較重要的東西，不過目前的内容還不涉及，到了下節的時候再詳細的說明一下他的用處。
總結
那麼到這裡，今天的内容基本上就這些了，這節的内容着實不多，同時很多情況下修改了代碼還看不出任何的效果。。。個人覺得這就是造機器人的過程，我們看到的永遠都是外表，而内在的電機啊，傳感器啊等等的，他們的安裝也是搭建機器人的環節中不可或缺的一部分，而這節内容就類似于這個過程。。。
還是那句話，這個系列意在理清楚我們要想在gazebo中仿真需要做的主線任務，希望能對朋友們有所幫助。
附加
gazebo官方的material标簽值：gazebo顔色标簽
tips：根據上面的标簽值，我們很容易的就可以将其轉化到rviz上進行顯示了，不過要在urdf中聲明一下才能用，并不gazebo标簽内可以直接使用