Ubuntu搭建PX4無人機仿真環境(5) —— 仿真環境搭建(以Ubuntu 22.04,ROS2 Humble 為例)

前言

本教程基于 ROS2 ，在搭建之前，需要把 ROS2、QGC 等基礎環境安裝配置完成。但是這塊的資料相比較于 ROS1 下的少很多，不利于快速上手和后期開發，小白慎選！

小白必看：👇👇👇👇👇👇👇
本次安裝是以 px4 v1.14.0 為例，不適用之前的 px4 版本。
我的配置如下：
虛擬機 Ubuntu 22.04 (運行內存 4G、硬盤內存 80G) 、ROS2 Humble 、QGC

禁止無腦復制：首先大部分命令都有先后順序，就是要上一個命令執行成下一個才能執行成功，對于不熟悉的命令可以直接復制問AI 這樣還能順帶學習學習；其次在有些情況下多個命令一起執行會出現奇怪的錯誤，而且有些命令旁邊有注釋，有時候復制上去可能也會出現錯誤。
建議使用虛擬機：雖然虛擬機得性能有限，但是對于新手入門階段是完全夠用了，后續大型仿真再用雙系統也比較熟悉了。而且虛擬機有一個快照功能，可以保存當前虛擬機的狀態 (相當于存檔)，這樣如果后面出了問題要重新搭建環境，可以用快照回到上一個狀態，這樣就不用重頭開始（我一般是安裝好 ROS 拍一個、安裝好 mavros 拍一個…）。
關于網絡：由于一些懂得都得的原因，再加上每個人的網絡環境不同，我們下載 GitHub上的資源、安裝 Python 包、apt 安裝包等會時快時慢，所以大家會換源，比如一開始的換 apt 軟件安裝源等。但是下載資源一定要耐心，如果是網絡問題，可以嘗試多執行幾次命令，而且有些我也給了相應的解決方案。

基于 ROS2 的 PX4 仿真環境搭建系列： 👇👇👇
建議安裝之前可以先看看這個 👉 ubuntu搭建PX4無人機仿真環境(1) —— 概念介紹

Ubuntu安裝ROS(2) —— 安裝ROS2 humble(最新、超詳細圖文教程，包含配置rosdep)-CSDN博客

ubuntu搭建PX4無人機仿真環境(1) —— 概念介紹_Tfly__的博客-CSDN博客

ubuntu搭建PX4無人機仿真環境(3) —— ubuntu安裝QGC地面站_Tfly__的博客-CSDN博客

ROS1 請看 👇👇👇

ubuntu搭建PX4無人機仿真環境(4) —— 仿真環境搭建、基于ROS1-CSDN博客

如果想要自己編譯 PX4 固件可以看 Ubuntu編譯PX4固件這篇教程

1. 準備

下載源碼

方式一：

從 Github 上下載，但是比較考驗個人網速

sudo apt install git

下載并切換版本：

git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git # 下載源碼
mv PX4-Autopilot PX4_Firmware  # 更改目錄名
cd PX4_Firmware
git checkout v1.14.0  # 切換版本

更新子模塊：

git submodule update --init --recursive   # 更新下載子模塊

方式二：

從提供的網盤里下載，或者從QQ群(961297255)里下載

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1OmXhfRaE_CsYG0F_4mYyzg
提取碼：lq9a

下載后解壓，然后執行下面命令：

cd PX4_Firmware
wget https://gitee.com/tyx6/mytools/raw/main/px4/set_executable.sh
chmod +x set_executable.sh
./set_executable.sh

在這里插入圖片描述

安裝依賴

sudo apt install ros-dev-tools
cd ~/PX4_Firmware/Tools/setup

修改文件并備份（就把 pip 安裝源換成了清華源），這一步是可做可不做，如果覺得python 包下載太慢了，可以試試
sed -i.bak 's|\/requirements.txt|\/requirements.txt -i https:\/\/pypi.tuna.tsinghua.edu.cn\/simple|' ./ubuntu.sh

chmod +x ubuntu.sh
./ubuntu.sh --no-nuttx --no-sim-tools
# 這是官方提供的腳本 有兩個可選參數
# --no-sim-tools   不安裝仿真環境
# --no-nuttx   不安裝交叉編譯環境
#（如果需要自己編譯飛控固件，燒錄到飛控中，那就需要交叉編譯環境）
# 腳本執行時間，跟個人網絡有關，可能需要一段時間

重啟 Ubuntu

安裝 Gazebo

Gazebo是一款強大的3D仿真軟件，主要用于機器人學的研究和開發。它提供了高度逼真的物理模擬環境，包括動力學、碰撞檢測、傳感器模型以及與真實世界相似的物理屬性如重力、摩擦力等。Gazebo可以模擬各種類型的機器人，從移動機器人、無人機到機械臂，甚至可以模擬整個城市環境。
在這里插入圖片描述
根據上圖說明，Gazebo 官方做了更新將之前的 Gazebo Ignition 命名為 Gazebo，以前的 Gazebo 現在叫 Gazebo Classic ，而 Ubuntu 22.04 及以后的版本就支持 Gazebo (Gazebo Ignition) 。
因為幾年前官方對 Gazebo 進行了重大架構變更，然后將變更后的版本叫 Gazebo Ignition，舊的仍叫 Gazebo。后面Gazebo Ignition 逐漸成熟并經過使用驗證，所以他結束了舊的 Gazebo ( Gazebo 11 是 Gazebo Classic 的最后一個版本，支持到 2025 年 )，并重新對它們命了名。而且兩個應該不能共存，安裝一個會卸載另一個。

cd ~/PX4_Firmware/Tools/setup
./ubuntu.sh --no-nuttx
# 這一步會安裝仿真環境，包括 gazebo
# 腳本執行時間，跟個人網絡有關，可能需要一段時間

再運行一下 gazebo ：

gz sim

在這里插入圖片描述

重啟 Ubuntu

2. 安裝 Micro XRCE-DDS Agent

在這里插入圖片描述

在 ROS2 中 PX4 使用 uXRCE-DDS 中間件來允許在配套計算機上發布和訂閱 uORB 消息，就像它們是 ROS2 話題一樣。這提供了 PX4 和 ROS2 之間快速可靠的集成，并使 ROS2 應用程序更容易獲取車輛信息和發送命令，如上圖所示。

這應該跟 ROS2 將中間件改為 DDS 有關，但是官方又說明了在 ROS2 中仍可以使用 MAVROS ，可能官方覺得在 ROS2 中 Micro XRCE-DDS Agent 更好用 😂，也可能是因為 MAVLink 是外部通信協議，uORB 是內部通信協議。

下載源碼：

git clone https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent.git

編譯：

cd Micro-XRCE-DDS-Agent
mkdir build
cd build
cmake ..
make  # make 的時候還會下載代碼，跟個人網速有有關，大概要10-20分鐘

在這里插入圖片描述

安裝：

sudo make install
sudo ldconfig /usr/local/lib/ # 更新動態鏈接器的緩存

在這里插入圖片描述

3. 編譯

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500   # 這步可能有點慢

出現這個表示編譯成功 😄
在這里插入圖片描述
注：如果在虛擬機中可能遇到下面錯誤，這是由于在虛擬機設置中開啟了 3D 圖形加速，導致系統的 OpenGL 版本降低。

參考這個 Issue 中的解決方法，降低仿真使用的渲染引擎的版本

打開文件，修改處大概在 73 行：

gedit ~/PX4_Firmware/ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix/px4-rc.simulator

修改前：

if [ -z "${HEADLESS}" ]; then# HEADLESS not set, starting gui${gz_command} ${gz_sub_command} -g &
fi

修改后：

if [ -z "${HEADLESS}" ]; then# HEADLESS not set, starting gui${gz_command} ${gz_sub_command} -g --render-engine ogre &
fi

然后，再重新編譯

4. 通信

打開一個終端，啟動 MicroXRCEAgent：

MicroXRCEAgent udp4 -p 8888

打開另一個終端，啟動仿真：

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500

都啟動后，可以看到通信成功
在這里插入圖片描述

5. offboard 測試

創建工作空間：

mkdir -p ~/ros2_ws/src

下載源碼：

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/PX4/px4_msgs.git -b release/1.14
git clone https://github.com/PX4/px4_ros_com.git -b release/v1.14

編譯：

cd ~/ros2_ws
colcon build

在這里插入圖片描述

更新環境：

echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc 
source ~/.bashrc #使環境生效

測試：

打開 QGC

終端一，啟動 MicroXRCEAgent：

MicroXRCEAgent udp4 -p 8888

終端二，啟動仿真：

cd ~/PX4_Firmware
make px4_sitl gz_x500

終端三，啟動官方 offboard 案例（上升5米）：

ros2 run px4_ros_com offboard_control

在這里插入圖片描述

到這 PX4 無人機基本仿真環境就搭建完成了，大家可以基于此來拓展自己的仿真。
建了個交流群QQ群(961297255)，方便大家交流學習，但是關于 ROS2 下的 PX4 仿真資料不多 😁

參考

PX4 ROS 2 User Guide

PX4 documentation

uXRCE-DDS

Ubuntu Development Environment

a-new-era-for-gazebo

如有其他問題，或者發現文章有錯誤，請在評論區留言
Keep learning！

本文來自互聯網用戶投稿，該文觀點僅代表作者本人，不代表本站立場。本站僅提供信息存儲空間服務，不擁有所有權，不承擔相關法律責任。
如若轉載，請注明出處：http://www.pswp.cn/diannao/94130.shtml
繁體地址，請注明出處：http://hk.pswp.cn/diannao/94130.shtml
英文地址，請注明出處：http://en.pswp.cn/diannao/94130.shtml

如若內容造成侵權/違法違規/事實不符，請聯系多彩編程網進行投訴反饋email:809451989@qq.com，一經查實，立即刪除！