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ROS与Gazebo联合仿真平台搭建

软硬件规格

1、装有Ubuntu 18.04的电脑（最好不要用虚拟机）

2、多机仿真对cpu要求很高，最好有显卡

3、CMake请使用最新版本！！！！

一、依赖安装

1、先安装python运行环境

2、安装以下依赖包 

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sudo apt install ninja-build exiftool ninja-build protobuf-compiler libeigen3-dev genromfs xmlstarlet libgstreamer1.0-dev libgstreamer-plugins-base1.0-dev python3-pip gawk
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pip install pandas jinja2 pyserial cerberus pyulog==0.7.0 numpy toml pyquaternion empy pyyaml 
pip3 install packaging numpy empy toml pyyaml jinja2 pyargparse

  • 如果出现如下报错情况，可先更新 setuptools 和 pip 

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    Collecting pandas
      Using cached https://files.pythonhosted.org/packages/64/f1/8fdbd74edfc31625d597717be8c155c6226fc72a7c954c52583ab81a8614/pandas-1.1.2.tar.gz
        Complete output from command python setup.py egg_info:
        Traceback (most recent call last):
          File "<string>", line 1, in <module>
          File "/tmp/pip-build-qtvsjq8t/pandas/setup.py", line 349
            f"{extension}-source file '{sourcefile}' not found.\n"
                                                                 ^
        SyntaxError: invalid syntax
        
        ----------------------------------------
    Command "python setup.py egg_info" failed with error code 1 in /tmp/pip-build-qtvsjq8t/pandas/
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    #若未报错不需要输入这两行命令
    pip install --upgrade setuptools
    python -m pip install --upgrade pip

  • 特别提醒，在整个环境配置中，不要轻易使用 apt-get autoremove，详见慎用apt-get autoremove

  • 建议退出conda环境再编译

二、ROS安装

需注意

Ubuntu 16.04对应Kinetic，18.04对应Melodic，20.04对应Noetic。

安装步骤可见ROS官网

如果您的网络环境不佳，可以用fishros工具一键安装。

方法一：

fishros工具一键安装

使用wget命令进行ros安装(此方法会默认配置好环境，如果需要换源，请再次执行该指令): 

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wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros
根据工具完成ros的安装后，再次使用上述wget命令来配置rosdep。rosdep是ros一个命令行工具，用于安装系统依赖，具体地说，就是ros包的依赖。

安装rosinstall:

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sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential

初始化rosdep: 

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rosdepc update

安装完成，测试 

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roscore

如果出现如下输出,则说明安装成功。 

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sliver@zyc:~$ roscore
... logging to /home/sliver/.ros/log/8df53f9e-b89c-11ed-a703-38ca84472d52/roslaunch-zyc-13243.log
Checking log directory for disk usage. This may take a while.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://zyc:43825/
ros_comm version 1.14.13


SUMMARY
========

PARAMETERS
 * /rosdistro: melodic
 * /rosversion: 1.14.13

NODES

auto-starting new master
process[master]: started with pid [13272]
ROS_MASTER_URI=http://zyc:11311/

setting /run_id to 8df53f9e-b89c-11ed-a703-38ca84472d52
process[rosout-1]: started with pid [13302]
started core service [/rosout]

如果之前没有catkin_ws，则需要新建工作空间，之后除去PX4仿真环境启动外，其余ROS相关工程在此工作空间下管理。

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mkdir -p ~/catkin_ws/src
mkdir -p ~/catkin_ws/scripts
cd catkin_ws && catkin init # 使用catkin_make话，则为cd catkin_ws/src && catkin_init_workspace
catkin build # 使用catkin_make话，则为 cd .. && catkin_make

catkin build需要先装catkin-tools（sudo apt install python3-catkin-tools），其与catkin_make的区别见Migrating from catkin_make，建议使用catkin build，因为它分别编译各个功能包，而catkin_make则是同时编译整个工作空间，当工作空间中功能包过多时，容易出现问题。

方法二：

安装见ROS官方网站：http://wiki.ros.org/Installation/Ubuntu 或者参考教程:https://blog.csdn.net/qq_44830040/article/details/106049992（这个教程是用的国内源安装，虽然可以使用ros，但是可能在和其他的一起使用时出现问题例如darknet_ros，虽然国内源下载会快很多，但还是建议从官网下载）

注意：Ubuntu18.04可以直接全部安装（即指令 sudo apt-get install ros-melodic-desktop 即对于ROS Melodic，选择desktop-full的方式安装,这将同时安装Gazebo9和感知相关库）但是我个人建议18.04的也不进行全部安装，直接安装的gazebo9.0存在缺陷可能在后面出现问题，建议也是选择安装desktop，然后在下面的步骤中安装gazebo9.13或者以上。Ubuntu16.04（ROS Kinetic）选择destop否则安装gazebo7无法进行后续仿真。

三、Gazebo和XTDrone安装

首先卸载之前的Gazebo

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sudo apt-get remove gazebo* 
sudo apt-get remove libgazebo*
sudo apt-get remove ros-melodic-gazebo* #kinetic noetic对应修改

Gazebo安装见Gazebo官网,需注意以下三点。

1、选用Alternative installation: step-by-step的安装方式，安装最新的gazebo9，不要安装gazebo11

2、如果安装有依赖问题，可以使用sudo aptitude install gazebo9，选择合理的依赖解决办法（别把ROS删了）

3、按步骤装完Gazebo后，升级所有的包 sudo apt upgrade，这样能保证gazebo所有依赖版本一致

4、安装步骤如下

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sudo sh -c 'echo "deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'
cat /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list
#如果出现deb http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable xenial main表示没问题
# 设置键
wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -
# 这一步如果报错(见问题汇总,首先是否配置hosts,其次系统是否为ubuntu18.04)
sudo apt-get update
# 根据官方文档安装9最新版本
sudo apt-get install gazebo9=9.1*
# 升级包
sudo apt upgrade
# 测试
roscore  
rosrun gazebo_ros gazebo 
#若能打开Gazebo说明Gazebo和ROS间的插件也安装成功。
#输入gazebo --version也可以查看到gazebo的版本

XTDrone安装

XTDrone是基于PX4、ROS与Gazebo的无人机通用仿真平台。支持多旋翼飞行器（包含四轴和六轴）、固定翼飞行器、复合翼飞行器（包含quadplane，tailsitter和tiltrotor）与其他无人系统（如无人车、无人船与机械臂）。

XTDrone对Gazebo的ROS插件做了修改，因此需要源码编译。

首先装依赖 

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sudo apt-get install ros-melodic-moveit-msgs ros-melodic-object-recognition-msgs ros-melodic-octomap-msgs ros-melodic-camera-info-manager  ros-melodic-control-toolbox ros-melodic-polled-camera ros-melodic-controller-manager ros-melodic-transmission-interface ros-melodic-joint-limits-interface
然后编译（如果编译时还缺其他的依赖，同上方法安装），由于需要用到XTDrone的文件，需要先完成XTDrone源码下载。 
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cd ~
git clone https://gitee.com/robin_shaun/XTDrone.git
cd XTDrone
git submodule update --init --recursive
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cd ~/catkin_ws
cp -r ~/XTDrone/sitl_config/gazebo_ros_pkgs src/
catkin build #开发者测试使用catkin_make会出问题，因此建议使用catkin build
编译成功后执行如下两条指令，判断gazebo_ros是否安装成功 
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roscore 
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source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun gazebo_ros gazebo

如果出现:ResourceNotFound: gazebo_ros，安装gazebo_ros就好了： 

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sudo apt install ros-noetic-gazebo-ros-pkgs

下载models.zip 将该附件解压缩后放在~/.gazebo中，此时在~/.gazebo/models/路径下可以看到很多模型。如果不做这一步，之后运行Gazebo仿真，可能会缺模型，这时会自动下载，Gazebo模型服务器在国外，自动下载会比较久。

四、MAVROS安装

mavros是PX4官方提供的一个运行于ros下收发mavlink消息的工具

注意，mavros-extras一定别忘记装，否则视觉定位将无法完成 

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sudo apt install ros-kinetic-mavros ros-kinetic-mavros-extras 		# for ros-kinetic
sudo apt install ros-melodic-mavros ros-melodic-mavros-extras 		# for ros-melodic
wget https://gitee.com/robin_shaun/XTDrone/raw/master/sitl_config/mavros/install_geographiclib_datasets.sh

sudo chmod a+x ./install_geographiclib_datasets.sh
sudo ./install_geographiclib_datasets.sh #这步需要装一段时间
最后的sudo ./install_geographiclib_datasets.sh 这步需要装一段时间,请耐心等待

五、PX4配置（1.11）

由于国内的github下载速度较慢，XTrone的作者们把固件和submodule同步到了gitee，如果嫌github慢，可以从gitee下载。

github下载 

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git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git
mv PX4-Autopilot PX4_Firmware
cd PX4_Firmware
git checkout -b xtdrone/dev v1.11.0-beta1
git submodule update --init --recursive
make px4_sitl_default gazebo

gitee下载 

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git clone https://gitee.com/robin_shaun/PX4_Firmware
cd PX4_Firmware
git checkout -b xtdrone/dev v1.11.0-beta1

后面步骤参考Ubuntu18.04下基于ROS和PX4的无人机仿真平台的基础配置搭建

有条件的建议科学上网下载。

六、安装地面站QGroundControl

点此安装链接。启动后,将出现下图 所示画面。 安装之前输入以下命令 

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sudo usermod -a -G dialout $USER
sudo apt-get remove modemmanager -y
sudo apt install gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-libav gstreamer1.0-gl -y
sudo apt install libqt5gui5 -y
sudo apt install libfuse2 -y
安装_QGroundControl_：

  1. 下载QGroundControl.AppImage。
  2. 使用终端命令安装（并运行）： 
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    chmod +x ./QGroundControl.AppImage
    ./QGroundControl.AppImage  (or double click)
    image.png image.png

七、问题列表

安装ROS出现gpg: no valid OpenPGP data found.

  • 问题

执行：curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add - 出现：gpg: no valid OpenPGP data found.

  • 解决办法

将这条命令分两步执行。上述命令中有管道符号，curl是个类似下载的命令，因此尝试将上述命令分开两步执行。 1）curl -O https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc #该命令执行后在当前目录下保存一个ros.asc的文件 2）sudo apt-key add ros.asc #添加ros.asc

github连接失败 443

ubuntu 20.04 | 解决 Connecting to raw.githubusercontent.com :443... failed: Connection refused

运行make px4_sitl_default gazebo报错

https://blog.csdn.net/wxc__CSDN/article/details/121018458 

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# 升级包
sudo apt-get upgrade
make clean 
make px4_sitl_default gazebo

找不到包: gazebo_ros

https://blog.csdn.net/m0_50848587/article/details/113104907 

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sudo apt install ros-melodic-gazebo-ros-pkgs

fx4通讯失败:connected: false

  • 查看环境变量 

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    # ros安装时设置
    source /opt/ros/noetic/setup.bash

    # px4配置
    source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
    source ~/PX4_Firmware/Tools/setup_gazebo.bash ~/PX4_Firmware/ ~/PX4_Firmware/build/px4_sitl_default
    export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4_Firmware
    export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:~/PX4_Firmware/Tools/sitl_gazebo

  • 查看版本 

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    # 查询版本是否为9
    gazebo --version
    如果版本不是9,则升级或降级版本为9 https://blog.csdn.net/JIEJINQUANIL/article/details/104056169

  • 注意gazebo_ros_pkgs包和gazebo9-ros-control时要选择noetic版本 

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    $ sudo apt-get install ros-noetic-gazebo9-ros-pkgs ros-noetic-gazebo9-ros-control

ROS包编译报错 No module named catkin_pkg.package

  • 报错信息 

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    ImportError: "from catkin_pkg.package import parse_package" failed: No module named catkin_pkg.package
    Make sure that you have installed "catkin_pkg", it is up to date and on the PYTHONPATH.

  • 解决方案 

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    cd /
    pip install catkin_pkg
    pip install rospkg
    ## gazebo有时候打不开报错 用ctrl+c关闭仿真进程，有可能没有把Gazebo的相关进程关干净，这样再启动仿真时可能会报错。如果出现这种情况，可以用killall -9 gzclient，killall -9 gzserver 这两个命令强行关闭gazebo所有进程。 
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    killall -9 gzclient
    killall -9 gzserver
    ## darknet编译报错:/bin/sh: 1: nvcc: not found make: *** [obj/convolutional_kernels.o] Error 修改makefile 
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    NVCC = /usr/local/cuda-10.0/bin/nvcc
    ## undefined reference to cv::String::deallocate()' :::info image_opencv.cpp:(.text._ZN2cv6StringC2EPKc[_ZN2cv6StringC5EPKc]+0x30): undefined reference tocv::String::allocate(unsigned long)' /usr/bin/ld: obj/http_stream.o: in function MJPG_sender::write(cv::Mat const&)': http_stream.cpp:(.text._ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE[_ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE]+0x1d6): undefined reference tocv::imencode(cv::String const&, cv::_InputArray const&, std::vector<unsigned char, std::allocator >&, std::vector<int, std::allocator > const&)' /usr/bin/ld: http_stream.cpp:(.text._ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE[_ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE]+0x1de): undefined reference to cv::String::deallocate()' /usr/bin/ld: http_stream.cpp:(.text._ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE[_ZN11MJPG_sender5writeERKN2cv3MatE]+0x738): undefined reference tocv::String::deallocate()' collect2: error: ld returned 1 exit status make: *** [Makefile:169：darknet] 错误 1 :::

理由暂未确定，但目前我们不需要调用摄像头，所以将opencv设置为1，可以解决该报错

运行roslaunch px4 mavros_posix_sitl.launch

RLException: [mavros_posix_sitl.launch] is neither a launch file in package [px4] nor is [px4] a launch file name

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# 在PX4目录下执行
source Tools/setup_gazebo.bash $(pwd) $(pwd)/build/px4_sitl_default

export ROS_PACKAGE_PATH=$ROS_PACKAGE_PATH:$(pwd):$(pwd)/Tools/sitl_gazebo

运行github下载的无人车时出现：no such command [['/opt/ros/noetic/share/xacro/xacro.py'

RLException: Invalid tag: Cannot load command parameter [robot_description]: no such command [['/opt/ros/noetic/share/xacro/xacro.py', '/home/lvrobot/ROSExample/src/ros_robotics/urdf/rrbot.xacro']]. Param xml is The traceback for the exception was written to the log file

原文件中为 

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<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro.py '$(find carsim_discription)/urdf/model.urdf'" />
改为 
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<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro '$(find carsim_discription)/urdf/model.urdf'" />
如果之后仍然报错 进一步改为 
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<arg name="model" default="$(find carsim_discription)/urdf/model.urdf"/>
<param name="robot_description" command="$(find xacro)/xacro $(arg model)" />
## ubuntu 20.04 GPU 装darknet(未编译opencv)

PX4出现git tag错误

原因应该是更换了git仓库指向，改回来即可

当运行无法打开gazebo， 显示正在等待加载模型

试试重新编译PX4 

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make px4_sitl_default gazebo
## 当编译px4的时候出现gazeboConfig.cmake gazebo-config.cmake 
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sudo apt-get install libgazebo9-dev

安装gazebo的密钥的时候出错

E: 仓库 “http://ppa.launchpad.net/v-launchpad-jochen-sprickerhof-de/pcl/ubuntu bionic Release” 没有 Release 文件。 N: 无法安全地用该源进行更新，所以默认禁用该源。 N: 参见 apt-secure(8) 手册以了解仓库创建和用户配置方面的细节。

更换系统源解决问题

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