步骤 6：世界文件与 launch

前置条件：完成步骤 5。 本步目标：用 world 文件和 launch 文件把机器人与仿真环境组合起来。 预计时间：30-50 分钟。

1. world 与 launch 的职责

文件 负责什么 不负责什么
.world 地面、光照、物理参数、场景模型 不负责机器人 URDF 和 ROS 节点
.launch 启动 Gazebo、加载模型、发布 TF、设置参数 不负责模型几何和插件细节

将世界和启动分开，才能把同一机器人放到不同场景中测试。

2. 创建最小世界

worlds/mybot_empty.world：

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.6">
  <world name="mybot_empty">
    <include>
      <uri>model://sun</uri>
    </include>
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>
    <physics type="ode">
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1.0</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    </physics>
    <scene>
      <ambient>0.55 0.55 0.55 1.0</ambient>
      <background>0.78 0.86 0.96 1.0</background>
      <shadows>true</shadows>
    </scene>
  </world>
</sdf>

参数含义：

  • max_step_size：物理步长，越小越精确但计算越慢；
  • real_time_factor：期望实时因子；
  • real_time_update_rate：每秒物理更新次数。

3. launch 启动流程

graph TD L[mybot_gazebo.launch] --> W[启动 Gazebo world] L --> X[展开 xacro] X --> R[/robot_description/] L --> S[robot_state_publisher] L --> M[spawn_model 生成机器人] R --> M M --> G[Gazebo 中的 mybot]

launch/mybot_gazebo.launch：

<launch>
  <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"/>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find mybot_gazebo)/worlds/mybot_empty.world"/>
    <arg name="paused" value="$(arg paused)"/>
    <arg name="use_sim_time" value="$(arg use_sim_time)"/>
    <arg name="gui" value="$(arg gui)"/>
    <arg name="headless" value="$(arg headless)"/>
    <arg name="debug" value="$(arg debug)"/>
  </include>

  <param name="robot_description"
         command="$(find xacro)/xacro --inorder $(find mybot_gazebo)/urdf/mybot.urdf.xacro"/>

  <node name="robot_state_publisher"
        pkg="robot_state_publisher"
        type="robot_state_publisher"
        output="screen"/>

  <node name="spawn_mybot"
        pkg="gazebo_ros"
        type="spawn_model"
        args="-urdf -param robot_description -model mybot -x 0 -y 0 -z 0.12"
        output="screen"/>
</launch>

4. 参数解析

参数 作用 常见错误
paused 启动后是否暂停物理 误设为 true，机器人不动
use_sim_time 使用仿真时钟 与传感器时间戳不一致
gui 是否启动 Gazebo 界面 无头测试时可关闭
world_name 指定世界文件 路径错误导致空世界
robot_description 展开后的 URDF xacro 失败导致模型为空
spawn_model 的 -z 模型初始高度 过低穿地，过高掉落

5. 常见问题

现象 检查 处理
Gazebo 启动了但机器人不在 spawn_model 日志 检查 xacro 和 robot_description
世界不是自定义世界 world_name 路径 使用 $(find mybot_gazebo)
模型直接掉落 -z 初值 调整到车轮接触地面
robot_state_publisher 无输出 robot_description 是否为空 单独运行 xacro 检查
话题时间戳异常 use_sim_time 所有终端和节点统一使用
关闭 launch 后仍留节点 子进程未退出 killall -9 gzserver gzclient 后重试

6. 本步验收

  • [ ] 能解释 world 和 launch 的分工；
  • [ ] world_name 指向自定义世界；
  • [ ] robot_description 可以展开；
  • [ ] robot_state_publisher 节点存在；
  • [ ] spawn_model 日志没有报错；
  • [ ] 能用 gui:=false 进行无头启动测试。