Do not blindly trust anything I say, try to make your own judgement.

---

目录

1. 准备工作

2. 配置步骤

2.1 blender逐个导入.obj文件并导出.dae文件

2.2 用.dae文件创建gazebo加载的world文件

2.3 gazebo导出仿真需要的.world文件

2.4 launch文件中启动.world文件

3. 其他问题

4. Reference 

---

1. 准备工作

在现实场景中采集图像、雷达、imu数据，然后用重建算法重建出meshes文件，加载到仿真器中做仿真训练，实现数字孪生。由于自建场景不便公开，本文不展示操作效果图。

本文以新建一个example.world场景为例，所需的环境如下：

• ubuntu
• ROS
• gazebo仿真器
• 重建后的.obj文件（重建算法这里不做介绍）
• blender软件：sudo apt-get install blender

首先确认启动blender和gazebo的时候是否自动使用了GPU（用nvidia-smi查看），如果不用GPU，则加载场景会非常慢，因此建议使用GPU。若未自动使用GPU，则说明nvidia driver版本不合适，需要重装driver。

2. 配置步骤

2.1 blender逐个导入.obj文件并导出为.dae文件

重建场景的mesh文件格式有很多，如.obj，.stl，.dae等，其中gazebo需要加载的场景文件格式是.dae，而我重建的mesh文件格式是.obj，因此需要先用blender将.obj格式转为.dae文件，其他格式的mesh也都可以用blender转成.dae格式。

首先有一些重建后的多个文件夹如下图所示，相当于对一个自建场景做了分块，每个文件夹里包含一个.obj文件及对应的纹理（贴图）。

 每个文件夹里有如下文件，其中Tile_+000_+000.obj就是主要的obj文件，.mtl文件是纹理文件，对应的贴图是.jpg文件。

在blender中的点击File-Import-Wavefront(.obj)选择加载每个文件夹里的.obj文件，它会把同级路径下的bbox.obj，.mtl文件，jpg文件都自动加载进来。并且新加载的obj的位置会自动与已加载的obj对齐。导入后的mesh不会直接显示纹理色彩，需要点击菜单栏中的texture paint才会显示出纹理。

全部obj文件加载完后，点击File-Export-Collada(.dae)导出.dae文件，就会把obj文件全部合并成一个.dae文件，并且把所有.jpeg文件跟.dae文件一起保存下来。

（注意，gazebo加载.dae文件大小极限一般在1.5GB，超过1.5GB之后加载场景会非常卡，难以做仿真，一般小于1GB的自建场景文件比较合适。如果场景文件过大，则需要在blender中使用场景压缩技术，降低mesh片数，这里不做介绍。）

2.2 用.dae文件创建可以加载到gazebo的world

首先创建一个world文件夹命名为example，文件夹下包含三个元素：meshes文件夹、model.sdf、model.config。

• meshes文件夹里保存的就是blender里导出的.dae文件及自带的所有纹理文件.material，需要将上一步导出的.dae文件和.jpeg文件复制到meshes路径下，如下图所示：

• model.sdf是world文件的表述文件，定义了基本属性如碰撞、纹理等。其中sdf version="1.5"可以随意指定，只是给自己看的；static设成true可以把静态场景文件固定；model name和link name改成想要加载到gazebo中的场景名称；两个<mesh> </mesh>中间的<uri>要改成.dae文件的路径；pose表示的是文件的初始位姿（x,y,z,yaw,pitch,yaw）；friction摩擦力系数也很重要。

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.5">
<model name="example">
  <!-- if set static = False, the scene model will be moveable and drop.-->
  <static> true </static>
  <!-- Give the base link a unique name -->
  <link name="example">
    <!-- The visual is mostly a copy of the collision -->
    <pose>0 0 0 0 0 0</pose>
    <collision name='collision'>
      <geometry>
        <mesh>
          <uri>model://example/meshes/example.dae</uri>
        </mesh>
      </geometry>
        <surface>
          <friction>
            <ode>
            <!-- mu: vertical friction coefficient -->
              <mu>100</mu> 
            <!-- mu2: horizontal friction coefficient -->  
              <mu2>50</mu2>
            </ode>
          </friction>
        </surface>
    </collision>
    <visual name="visual">
  <!-- Offset the visual by have the base's height. We are not rotating
       mesh since symmetrical -->
      <geometry>
        <mesh>
          <uri>model://example/meshes/example.dae</uri>
        </mesh>
      </geometry>
    </visual>
  </link>
</model>
</sdf>

• model.config文件如下：name：example表示world的名称，model.sdf加载的就是同级目录下的sdf文件。

<?xml version="1.0"?>

<model>
  <name>example</name>
  <version>1.0</version>
  <sdf version="1.5">model.sdf</sdf>

  <author>
    <name>Optional: YOUR NAME</name>
    <email>Optional: YOUR EMAIL</email>
  </author>

  <description>
    example.
  </description>

</model>

• 配置完以上三个元素后，由于gazebo默认读取的world路径是.gazebo/models/，因此还要给创建好的example文件创建软连接，链接到.gazebo/models路径下，这样gazebo才能识别到该场景：

cd .gazebo/models/
ln -s path_to_example(e.g., ~/example/)

2.3 gazebo导出仿真所需的.world文件

打开gazebo，在左侧的Insert一栏中可以找到新建的场景example，点击该场景会将其加载进来。

加载到gazebo之后，在菜单栏点击File-Save World As，然后命名导出的文件后缀为.world，gazebo就会自动生成example.world文件，该文件是用来指定启动仿真时要加载的场景。

.world文件内容示例如下：

<sdf version='1.6'>
  <world name='default'>
    <light name='sun' type='directional'>
      <cast_shadows>1</cast_shadows>
      <pose frame=''>0 0 10 0 -0 0</pose>
      <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
      <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
      <attenuation>
        <range>1000</range>
        <constant>0.9</constant>
        <linear>0.01</linear>
        <quadratic>0.001</quadratic>
      </attenuation>
      <direction>-0.5 0.1 -0.9</direction>
    </light>
    <gravity>0 0 -9.8</gravity>
    <magnetic_field>6e-06 2.3e-05 -4.2e-05</magnetic_field>
    <atmosphere type='adiabatic'/>
    <physics name='default_physics' default='0' type='ode'>
      <max_step_size>0.001</max_step_size>
      <real_time_factor>1</real_time_factor>
      <real_time_update_rate>1000</real_time_update_rate>
    </physics>
    <scene>
      <ambient>0.4 0.4 0.4 1</ambient>
      <background>0.7 0.7 0.7 1</background>
      <shadows>1</shadows>
    </scene>
    <wind/>
    <spherical_coordinates>
      <surface_model>EARTH_WGS84</surface_model>
      <latitude_deg>0</latitude_deg>
      <longitude_deg>0</longitude_deg>
      <elevation>0</elevation>
      <heading_deg>0</heading_deg>
    </spherical_coordinates>
    <model name='example'>
      <static>1</static>
      <link name='example'>
        <pose frame=''>0 0 0 0 -0 0</pose>
        <collision name='collision'>
          <geometry>
            <mesh>
              <uri>model://example/meshes/example.dae</uri>
            </mesh>
          </geometry>
          <surface>
            <friction>
              <ode>
                <mu>100</mu>
                <mu2>50</mu2>
              </ode>
              <torsional>
                <ode/>
              </torsional>
            </friction>
            <contact>
              <ode/>
            </contact>
            <bounce/>
          </surface>
          <max_contacts>10</max_contacts>
        </collision>
        <visual name='visual'>
          <geometry>
            <mesh>
              <uri>model://example/meshes/example.dae</uri>
            </mesh>
          </geometry>
        </visual>
        <self_collide>0</self_collide>
        <enable_wind>0</enable_wind>
        <kinematic>0</kinematic>
      </link>
      <pose frame=''>0.513522 2.28029 0 0 -0 0</pose>
    </model>
    <state world_name='default'>
      <sim_time>0</sim_time>
      <real_time>0</real_time>
      <wall_time>0</wall_time>
      <iterations>0</iterations>
      <model name='example'>
        <pose frame=''>0.513522 2.28029 0 0 -0 0</pose>
        <scale>1 1 1</scale>
        <link name='example'>
          <pose frame=''>0.513522 2.28029 0 0 -0 0</pose>
          <velocity>0 0 0 0 -0 0</velocity>
          <acceleration>0 0 0 0 -0 0</acceleration>
          <wrench>0 0 0 0 -0 0</wrench>
        </link>
      </model>
      <light name='sun'>
        <pose frame=''>0 0 10 0 -0 0</pose>
      </light>
    </state>
    <gui fullscreen='0'>
      <camera name='user_camera'>
        <pose frame=''>4.6003 -4.3514 1.82182 0 0.275643 2.35619</pose>
        <view_controller>orbit</view_controller>
        <projection_type>perspective</projection_type>
      </camera>
    </gui>
  </world>
</sdf>

2.4 编写launch文件以启动.world文件

用launch文件的方式启动仿真加载场景，这里只展示launch文件中启动仿真场景的代码。以turtlebot3仿真为例（roslaunch  turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch），其中example.world是我们自己生成的仿真场景文件。

<?xml version="1.0"?>
<launch>

  <include file="$(find gazebo_ros)/launch/empty_world.launch">
    <arg name="world_name" value="$(find turtlebot3_gazebo)/worlds/example.world"/>
        <arg name="gui" default="true"/>
        <arg name="use_sim_time" value="true" />
  </include>

 </launch>

3. 其他问题

• 启动launch文件时报错waitForService: Service [/gazebo_gui/set_physics_properties] has not been advertise：
  解决方案： 同时开多个gazebo会报这个错，一次只能开启一个gazebo。
• 启动gazebo launch仿真时报错：spawn service failed：
  解决方案：1）将.world文件中的sim_time值改成0；
                    2）机器人模型出生点原点存在碰撞，无法加载进去。
• 小车在场景中没重力，可以在空中行驶：
  解决方案：1）不是场景的重力问题，是小车xacro中的关节控制器配置有问题；
                    2）也可能是太卡了导致real time factor非常小，小车下落还没显示出来。
• 键盘控制不了gazebo中的小车：
  解决方案：要先安装ros对应版本的gazebo-ros的通信软件包

  sudo apt install ros-melodic-gazebo-ros-pkgs  ros-melodic-gazebo-msgs  ros-melodic-gazebo-plugins  ros-melodic-gazebo-ros-control

4. Reference

【ROS-Gazebo】SDF机器人描述格式解析