До этого момента мы использовали ArbotiX fake симулятор для тестирования наших ROS nodes перед тем, как попробовать что-то на настоящем роботе. Fake симулятор быстр и прост в использовании, но он имеет свои ограничения. Во-первых, он не симулирует физику (например, инерцию, силу, демпфирование, трение и.т.д), а также не дает возможности моделировать объекты в мире. Иногда нам требуется смоделировать данные возвращаемые с датчиков, таких как лазер, сканер или камера, когда робот перемещается по моделируемой среде.
Войдите в Gazebo, сложный 3D симулятор с открытым исходным кодом, изначально разработанный Нейтом Кёнигом и Эндрю Ховардом в 2002 году в рамках проекта "Игрок", основанного Брайаном Герки, Ричард Воганом и Эндрю Ховардом в университете Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. В 2011 году Gazebo стал самостоятельным проектом в рамках Willow Garage, где она сыграл неотъемлемую роль в развитии ROS и PR2 робота. В настоящее время Gazebo активно развивается Фондом Открытых Роботов. (OSRF), где Герки и Кёниг выступают в качестве генерального директора и технического директора соответственно.
Gazebo не только предоставляет современный физический движок, но и позволяет создавать сложные трехмерные виртуальные среды (называемые "миры") для имитационного робота, чтобы поиграть. Если кто-то создал полностью настроенную модель робота Gazebo, в которой мы заинтересованы, тогда мы можем протестировать ряд реальных свойств, таких как импульс и инерция робота при попытке остановиться или ускориться, или трение между захватом и предметом, который схватили. Мы также можем протестировать датчики ударов при контакте с предметами, датчики обрыва при приближении к краю, или даже провести полный SLAM эксперимент с симулированным лазером, чтобы создать карту симулированной среды робота.
Кроме того, Gazebo можно использовать для прототипирования нового робота еще до того, как он будет построен, или научиться управлять виртуальной копией дорогого робота, который только немногие могут использовать лично, например, Willow Garage PR2, Baxter от Rethink Robotics, Husky от Clearpath Robotics, NASA-GM Robonaut 2, или UBR-1 от Unbound Robotics.
В этой главе мы будем изучать только основы использования Gazebo скорее в качестве обычного пользователя, а не разработчика. Поэтому, прежде чем мы сможем использовать Gazebo с определенным роботом, кому-то нужно выполнить задание по созданию URDF-файла для робота, совместимого с Gazebo, а также более сложную задачу настройки или программирования плагинов управления Gazebo для различных датчиков и исполнительных механизмов, используемых роботом. Хотя этот процесс не охватывается в этой главе, вы можете узнать подробности в интернете, используя недавно написанные учебники по Gazebo. К счастью для нас, мы можем использовать два готовых робота Gazebo: робот Kobuki (он же TurtleBot 2) от Yujin Robot и ультра-крутой UBR-1 от волшебников ROS в Unbound Robotics. После руководства по установке симулятора Gazebo, а также моделей для Kobuki и UBR-1, мы попробуем несколько симуляторов.