暮雨-MATLAB与ROS联合仿真-全套开源资料索引（学习笔记）

 

软件版本均已经过时,可以参考大致的架构。 系统学习可以选择购买书籍，相关教材已经很多物美价廉
MATLAB与ROS联合仿真仿真环境搭建、 ROS与MATLAB通讯的建立、 常用Simulink模块介绍、 功能模块和实例以及 Simulink生成ROS代码的方法。	基础的环境配置   到  复杂的运动控制  和  SLAM建图实例，适合参考。

 

 

 

总结及仿真效果的视频演示:《为期两个月的MATLAB与ROS联合仿真探索总结——因为热爱，所以无所畏惧》

 概括性视频教程如下所示： MATLAB与ROS联合仿真探索总结、流程介绍、实例操作演示-bilibili

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第一章 仿真环境搭建

关于MATLAB与ROS联合仿真的仿真环境搭建，我们提供了如下两种方案供大家选择，大家可以根据自己的实际情况自行选择。

安装

• ROS Noetic、
• Visual Studio Code、
• VMware Tools、
• net-tools（网络配置工具）、
• gparted（可视化分区工具）、
• openjdk-11-jdk（JAVA环境）、
• lib32z1（32位运行库）、
• python3（python解析器，并已配置好）、
• gazebo11、
• synaptic（软件包管理器）、及一些
• SLAM建图及
• 导航的必备功能包此外内部已经添加好了，一些
• 常见的gazebo模型，足足1.1GB，大家无需再去外网下载当然，里面也配备了我
• 改写的名为ackerman_sim的ROS功能包，可独立进行ROS的仿真，包括SLAM建图及基于move_base的导航等，具体情况可见：为期两个月的MATLAB与ROS联合仿真探索总结【点击可跳转】

1、选择一：直接使用提供的虚拟机镜像 （不推荐！！！软件版本已经过时很久了。）

2、选择二：使用提供的文档资料自主搭建实验环境

大小为17.7GB；VMware16.1.1；Ubuntu20.04系统；用户名为gly；密码123456；    终端ifconfig查看虚拟机地址，我的是192.168.3.129    然后打卡用户主目录文件夹，按住ctrl+h显示隐藏的文件，选择.bashrc文件，双击打开，将最后一行的地址修改为之前我们查询到的虚拟机地址，比如我的应该是192.168.3.129，修改后保存退出，然后按住Ctrl+h，隐藏隐藏的文件。    然后在终端中输入roscore，验证一下，如果roscore正常运行，那么恭喜你，可以愉快的开始使用本虚拟机镜像了    如果你对SLAM建图和导航感兴趣，可以尝试运行如下图所示目录下的实验指令汇总文件内的实验指令，去进行愉快的体验了    如果你对SLAM建图和导航感兴趣，可以尝试运行如下图所示目录下的实验指令汇总文件内的实验指令，去进行愉快的体验了    附录：下面对上图中的指令进行简单的说明    1、roslaunch bringup racecar_noworld.launch    运行后 该命令将运行 racecar_noworld.launch 文件，打开 gazebo，并加载阿克曼 小车模型及相关控制器，不加载地图，配合键盘控制指令可实现基本运动    2、rosrun racecar_description keyboard_teleop.py    该命令将运行键盘控制节点，在 ROS 下通过键盘控制小车运动    3、roslaunch bringup racecar_gazebo_rviz_easyworld.launch    该命令运行 racecar_gazebo_rviz_easyworld.launch 文件，打开 gazebo， 并加载阿克曼小车模型及相关控制器，加载仿真环境 map_easyworld，并打开 rviz，用于建图或导航相关的实验    4、roslaunch bringup slam_gmapping.launch    该命令将运行 slam_gmapping.launch 文件，调用 gmapping 开源库，进行 建图仿真，配合键盘控制，实现手动建图    5、rosrun map_server map_saver -f /home/jzx/catkin_ws /src/ackerman_sim/bringup/map/map2    该命令将建好的地图保存为文件，可供后续导航使用，其中后半部分 /home/jzx/catkin_ws/src/ackerman_sim/bringup/map/map2 中最后的 map2 是保存的地图名字，其余的是该文件将要存放的路径，需要根据自己的情况进行 修改    6、roslaunch bringup move_base_easy.launch    该命令将运行 move_base_easy.launch 文件，调用 move_base，并加载地图 map_easyworld，进行导航控制，配合 rviz 中的按钮，可实现手动设定导航点， 并自主导航

选择二种方案可以使用小鱼ros的一键安装脚本非常简单无需繁琐操作。 小鱼一键安装指令 sudo apt update wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros    （1）安装VMware软件    （2）安装完VMware后，可以观看古月老师的视频教程，来创建自己的虚拟机，并安装Ubuntu20.04系统（视频里安装的是18.04，我们需要装20.04，步骤类似），视频链接如下：    《ROS入门21讲——P2.Linux系统介绍及安装》bilibili古月    （3）完成以上两步后就可以根据以下资料在ubuntu20.04中安装ROS系统了    《详细介绍如何在ubuntu20.04中安装ROS系统，超快完成安装（最新版教程）》    （4）按照以下资料，进行MATLAB与ROS联合仿真所需的ROS环境搭建    《MATLAB与ROS联合仿真—ROS环境搭建及相关准备工作（上下）》/《上》/《下》    （5）此外你需要额外修改如下图所示的路径下的名为map_easyworld.yaml的文件的内容的第一行红框内的gly为你的虚拟机用户名      然后你和选择道路一的小伙伴一起来到了ROS与MALTAB通讯建立部分，完成后就可以愉快的开始实验了，当然在这个过程中你可能会遇到包括但不限于以下的问题，并按照其介绍的解决方法进行解决。    问题①：若VMware安装完VMware Tools后依然不能将主机下的的文件拖拽或复制到虚拟机中时，重装了多次依然不行的情况下，此时我们不妨另辟蹊径，使用共享文件夹得方式来实现主机文件与VMware虚拟机中文件的交互，详情可见以下资料    《通过共享文件夹的方式实现主机文件与VMware虚拟机中文件的交互》    问题②：Ubuntu20.04运行python文件时报错No module named ‘rospkg‘的解决方法    《Ubuntu20.04运行python文件时报错No module named ‘rospkg‘的解决方法》

  

  

  

 第二章 建立ROS与MATLAB的通讯

 MATLAB与ROS的联合仿真有两种常见的实现模式，第一种即采用Windows下的MATLAB与Ubuntu中的ROS进行联合仿真，第二种，是直接在Ubuntu中实现MATLAB与ROS的联合仿真，个人推荐使用第一种，本开源资料以第一种为例，当然也适用于第二种。

   若采用第一种模式，则按照以下资料建立MATLAB与ROS的通讯（推荐）

   《实现Win10环境下的MATLAB与虚拟机Ubuntu中的ROS的通讯的方法》

   若采用第二种模式，则按照以下资料建立MATLAB与ROS的通讯

   《详细介绍如何在Ubuntu中实现MATLAB与ROS的通讯，借助MATALB进行ROS开发》

第三章 MATLAB与ROS联合仿真常用simulink模块介绍

 当我们进行MATLAB与ROS联合仿真的过程中，想要实现某项功能或者完成某项任务的时候，可以借助MATLAB中相关的simulink模块来减少工作量，本部分用于介绍联合仿真过程中常用的simulink模块，详情可见以下资料：

   《使用MATALB来辅助ROS开发时常用的simulink模块介绍》

 第四章 MATLAB与ROS联合仿真功能模块介绍

 基于上述simulink中的ROS工具箱，我们开发了一系列用于MATLAB与ROS联合仿真的模块，采用模块化的思想，将各部分功能拆分成一个个可自由拼接的模块，提高程序的可复用性，同时便于小伙伴们进行二次开发。

   我将这些模块分为五类：即

1. 白色背景的参数给定类模块、
2. 淡黄色背景的可视化绘图类模块、
3. 紫色背景的发送消息至ROS类模块，
4. 绿色背景的从ROS订阅消息类模块，
5. 淡蓝色背景的控制类模块。

各类功能模块的详情介绍及搭建过程如下面的资料所示：

   《MATLAB与ROS联合仿真——订阅ROS消息类功能模块介绍》

   《MATLAB与ROS联合仿真——发布ROS消息类功能模块介绍》

   《MATLAB与ROS联合仿真——控制类功能模块介绍》

   《MATLAB与ROS联合仿真——绘图类功能模块介绍》

   《MATLAB与ROS联合仿真——参数给定类功能模块》

   注：上述模块中，模块名字后面带 “C” 的，说明该模块支持生成C++代码，若工程文件均由带“C”的模块拼接而成，则可以由simulink的代码生成器，生成C++的ROS代码，在ROS中独立运行，该部分内容将在后续章节中介绍。

第五章 MATLAB与ROS联合仿真实例介绍

 1、基础运动控制实例

   基础运动控制实例主要包括：

   （1）通过设定小车运动的速度及转角来控制ROS中小车运动。

   （2）通过键盘输入指令控制ROS中小车运动，键盘输入w小车前行，s小车后退，a小车左转，d小车右转，输入其他按键小车停止运动。

   （3）订阅Gazebo中反馈的ROS小车的位置信息，并实时绘制出小车的运动轨迹图.

   2、轨迹跟踪控制实例

   轨迹跟踪控制实例主要包括：

   （1）对给定的目标点进行跟踪控制

   （2）对给定的轨迹进行跟踪控制

   （3）实时绘制给定期望轨迹与实际跟踪轨迹，进行跟踪效果评估。

   3、SLAM建图及自主导航实例

   （1）使用键盘控制小车运动，借助slam_gmapping功能包体验建图过程

   （2）在gazebo地图的基础上绘制小车的运动轨迹

   （3）借助move_base导航框架，体验在已知地图的情况下进行导航操作，在小车的运动路径上，添加障碍物，观察小车的避障能力，体会全局路径规划与局部路径规划的区别与配合

   （4）订阅并观测小车搭载的深度相机反馈的RGB彩色图像及深度图像、点云图像

   （5）将SLAM建图与导航结合起来，实现未知环境的自主探索与建图

   以上三个实例的详情介绍如下所示：

   MATLAB与ROS联合仿真——实例程序搭建思路

 第六章 Simulink生成ROS代码

当我们用simulink完成控制程序的搭建后，我们期望下一次可以直接对ROS进行控制，而不是每次都需要启动matlab和simulink，因此我们可以使用simulink的代码生成器，生成ROS代码，我们提供的模块中名字后面带 “C” 的，说明该模块支持生成C++代码，若工程文件均由带“C”的模块拼接而成，则可以由simulink的代码生成器，生成C++的ROS代码，在ROS中独立运行，实现详情可见如下资料：

   MATLAB与ROS联合仿真——Simulink生成ROS代码

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   资料获取方式：（代码已经过时，目前相关教程已经很多，系统学习可以选择购买书籍物美价廉）