Comment configurer Gazebo Sim : Un guide pratique

TL;DR

Installez Gazebo Sim Fortress (v7.0.0) pour ROS 2 et les fonctionnalités modernes :
```
sudo apt-get install ignition-fortress
```

Créez des mondes avec SDF (par exemple, world.sdf) :

<sdf version="1.9">
  <world name="default">
    <include file="plane.sdf"/>
    <include file="robot.urdf"/>
  </world>
</sdf>

Lancez des robots via l'interface en ligne de commande :
```
gz sim -v 4 -r empty.sdf robot.urdf
```

Synchronisez ROS 2 et Gazebo avec :

ros2 launch ros_gz_bridge server_bridge.xml

Ajoutez du bruit aux capteurs dans le fichier SDF :

<sensor name="noisy_lidar" type="gpu_lidar">
  <noise type="gaussian" mean="0.0" stddev="0.01"/>
</sensor>

Exécutez en mode sans interface pour les pipelines CI/CD :
```
gz sim -v 4 -r world.sdf --headless
```

1. Installation de Gazebo Sim (Version Moderne)

Gazebo Sim (anciennement Ignition Gazebo) est la branche de développement active compatible avec ROS 2. Utilisez Gazebo Classic uniquement pour les projets ROS 1 obsolètes.

Ubuntu 22.04/24.04 (Recommandé)

# Ajoutez le dépôt Gazebo Sim
sudo apt-get install software-properties-common
sudo sh -c 'echo "deb [arch=amd64] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" > /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list'

# Ajoutez la clé GPG
wget http://packages.osrfoundation.org/gazebo.key -O - | sudo apt-key add -

# Installez Gazebo Sim Fortress (LTS)
sudo apt-get update
sudo apt-get install ignition-fortress

Vérification de l'installation

gz sim --version

Sortie attendue :

Gazebo Sim Fortress 7.0.0

Windows/macOS

Plateforme	Commande/Lien de téléchargement
Windows	Télécharger l'installateur (Nécessite Visual Studio 2022)
macOS	`brew install gz-sim7` (via Homebrew)

Installation à partir des sources (Avancé)

# Clonez et compilez (Linux/macOS)
git clone --recursive https://github.com/gazebosim/gz-sim.git
mkdir gz-sim/build && cd gz-sim/build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j$(nproc)
sudo make install

Points d'attention :

Ubuntu 24.04 : Vérifiez que libignition-math6 et libignition-transport11 sont installés.
Rendu GPU : Nécessite les pilotes NVIDIA pour l'intégration avec Omniverse (expérimental).
ROS 2 : Installez ros-foxy-ros-gz-bridge ou ros-humble-ros-gz-bridge selon votre distribution ROS 2.

2. Création de Mondes avec SDF

Le format SDF (Simulation Description Format) remplace URDF pour Gazebo Sim. Commencez par un plan et ajoutez des modèles.

Création d'un Monde de Base (`world.sdf`)

<?xml version="1.0"?>
<sdf version="1.9">
  <world name="default">
    <!-- Plan de sol -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>

    <!-- Lumière -->
    <light name="sun" type="directional">
      <pose>0 0 10 0 0 0</pose>
      <cast_shadows>true</cast_shadows>
    </light>

    <!-- Un robot sera ajouté ultérieurement via l'interface en ligne de commande -->
  </world>
</sdf>

Chargement du Monde

gz sim -v 4 -r world.sdf

Options :

-v 4 : Mode verbeux (niveau debug).
-r : Charge le fichier de monde.

Ajout d'un Modèle de Robot

Téléchargez un modèle de robot (par exemple, TurtleBot3) :
```
gz model --download turtlebot3_burger
```

Intégrez-le dans world.sdf :

<include>
  <uri>model://turtlebot3_burger</uri>
  <pose>1 1 0 0 0 0</pose>
</include>

Points d'attention :

Chemins des modèles : Utilisez model:// pour les modèles intégrés ou des chemins absolus pour les modèles personnalisés.
Version SDF : Spécifiez toujours <sdf version="1.9"> pour Gazebo Sim Fortress.

3. Lancement de Robots et Capteurs

Lancement d'un Robot via l'Interface en Ligne de Commande

gz sim -v 4 -r empty.sdf -m robot.urdf

Options :

-m : Lance un modèle à partir d'un fichier URDF/SDF.

Ajout Dynamique de Capteurs

gz model --spawn-file robot_sensor.sdf

Exemple de robot_sensor.sdf :

<model name="lidar">
  <include>
    <uri>model://hokuyo</uri>
    <pose>0.2 0 0.1 0 0 0</pose>
  </include>
</model>

Configuration du Bruit des Capteurs

Ajoutez du bruit aux capteurs dans le fichier SDF :

<sensor name="noisy_lidar" type="gpu_lidar">
  <pose>0.2 0 0.1 0 0 0</pose>
  <visualize>true</visualize>
  <update_rate>30.0</update_rate>
  <noise>
    <type>gaussian</type>
    <mean>0.0</mean>
    <stddev>0.01</stddev> <!-- Bruit de 1 cm -->
  </noise>
</sensor>

Conseils pour le réalisme :

Lidar : Utilisez stddev="0.01" pour un bruit de 1 cm.

Caméra : Ajoutez des distorsions de lentille :

<camera name="noisy_camera">
  <distortion>
    <k1>0.001</k1> <!-- Distorsion radiale -->
    <k2>0.0001</k2>
  </distortion>
</camera>

4. Intégration avec ROS 2 via `ros_gz_bridge`

Gazebo Sim remplace gazebo_ros_pkgs par ros_gz_bridge.

Installation du Pont

sudo apt-get install ros-<distro>-ros-gz-bridge

Remplacez <distro> par votre version de ROS 2 (par exemple, humble, foxy).

Lancement du Pont

ros2 launch ros_gz_bridge server_bridge.xml

Exemple de server_bridge.xml :

<launch>
  <node pkg="ros_gz_bridge" exec="parameter_bridge" name="parameter_bridge">
    <remap from="/clock" to="/clock"/>
    <param name="qos_overrides" value="/tf"/>
  </node>
  <node pkg="ros_gz_bridge" exec="create" name="create">
    <remap from="/cmd_vel" to="/diff_drive_controller/cmd_vel_unstamped"/>
  </node>
</launch>

Publication d'un Sujet depuis Gazebo

ros2 topic echo /model/turtlebot3_burger/odom

Points d'attention :

Noms des sujets : Gazebo Sim utilise /model/<nom_du_modèle>/<sujet> (par exemple, /model/turtlebot3_burger/odom).
Latence : Ajoutez qos_overrides pour /tf afin de réduire le lag.
ROS 1 obsolète : Utilisez ros1_bridge si vous mélangez ROS 1 et ROS 2.

5. Rédaction de Plugins Système

Les plugins étendent les fonctionnalités de Gazebo Sim (par exemple, contrôleurs ou capteurs personnalisés).

Structure du Plugin

my_plugin/
├── CMakeLists.txt
├── plugin.cc
└── package.xml

Exemple : Plugin de Contrôleur Personnalisé

plugin.cc :

#include <gz/sim/System.hh>
#include <gz/transport/Node.hh>

class MyController : public gz::sim::System
{
public:
  MyController() : System() {}
  ~MyController() override {}

  void Init() override {
    this->node = std::make_unique<gz::transport::Node>();
    this->pub = this->node->Advertise<gz::msgs::Boolean>("~/cmd", 10);
  }

  void Reset() override {}

  void PreUpdate(const gz::sim::UpdateInfo &_info, const gz::sim::Entity &_entity) override {
    auto msg = std::make_shared<gz::msgs::Boolean>();
    msg->set_data(true);
    this->pub->Publish(msg);
  }

private:
  std::unique_ptr<gz::transport::Node> node;
  gz::transport::Publisher pub;
};

GZ_REGISTER_SYSTEM(MyController)

CMakeLists.txt :

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(my_plugin)

find_package(gz-sim REQUIRED)
find_package(gz-transport REQUIRED)

add_library(my_plugin SHARED plugin.cc)
target_link_libraries(my_plugin PRIVATE gz-sim gz-transport)

Construction et Chargement du Plugin

mkdir build && cd build
cmake .. && make
gz sim -v 4 -r world.sdf --plugin libmy_plugin.so

Points d'attention :

Chemin du plugin : Utilisez --plugin ou définissez GAZEBO_PLUGIN_PATH.
Dépendances : Liez avec gz-sim et gz-transport.
Débogage : Utilisez -v 4 pour des logs détaillés des plugins.

6. Bruit des Capteurs et Réalisme

Gazebo Sim prend en charge le bruit basé sur la physique et les effets environnementaux.

Ajout du Vent à un Monde

<world name="default">
  <physics name="default_physics">
    <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>
  <environment>
    <wind>
      <speed>2.0</speed> <!-- m/s -->
      <direction>0 0 1</direction> <!-- X Y Z -->
    </wind>
  </environment>
</world>

Simulation de Surfaces Glissantes

<model name="floor">
  <static>true</static>
  <link name="link">
    <collision name="collision">
      <surface>
        <friction>
          <ode>
            <mu>0.1</mu> <!-- Coefficient de friction -->
            <mu2>0.01</mu2>
          </ode>
        </friction>
      </surface>
    </collision>
  </link>
</model>

Checklist pour le réalisme :

Ajoutez du bruit gaussien aux capteurs (<noise>).
Utilisez la physique ODE pour des collisions réalistes (<physics type="ode">).
Simulez les conditions d'éclairage avec des balises <light>.
Activez les forces de contact pour des interactions dynamiques.

7. Simulation Sans Interface pour les Pipelines CI/CD

Exécutez Gazebo Sim sans interface graphique pour les environnements de déploiement continu.

Mode Sans Interface

gz sim -v 4 -r world.sdf --headless

Options :

--headless : Désactive l'interface graphique.
--api-key <clé> : Nécessaire pour le contrôle à distance.

Exemple pour CI (GitHub Actions)

jobs:
  test:
    runs-on: ubuntu-24.04
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4
      - name: Installer Gazebo Sim
        run: |
          sudo apt-get update
          sudo apt-get install ignition-fortress
      - name: Exécuter la Simulation
        run: |
          gz sim -v 4 -r world.sdf --headless --api-key dummy_key
          # Exécuter les tests ROS 2 ici

Points d'attention :

Clé API : Nécessaire pour le contrôle à distance (utilisez dummy_key pour les tests locaux).
Performance : Le mode sans interface est plus rapide, mais sans débogage visuel.

Logs : Redirigez la sortie vers un fichier :

gz sim -v 4 -r world.sdf --headless > sim.log 2>&1

Que faire ensuite ?

Tester une pile robotique complète :

Simulez un TurtleBot3 avec ROS 2 et ros_gz_bridge.

Exécutez :

gz sim -v 4 -r turtlebot3_world.sdf
ros2 launch ros_gz_bridge server_bridge.xml
ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_empty_world.launch.py

Ajouter des plugins personnalisés :
- Développez un plugin pour des fonctionnalités spécifiques.
- Explorez les exemples de plugins fournis par la communauté Gazebo Sim.
Optimiser les performances :
- Utilisez --physics-engine ode pour des simulations plus rapides.
- Activez le mode headless pour les tests automatisés.
Documenter vos configurations :
- Partagez vos fichiers SDF et plugins sur GitHub pour contribuer à la communauté.

Prochaines étapes :

Automatisez vos tests avec des scripts CI/CD.
Intégrez des capteurs avancés (LiDAR, caméras stéréo).
Explorez les plugins officiels pour étendre les fonctionnalités de Gazebo Sim.

Avec ces bases, vous êtes prêt à exploiter pleinement le potentiel de Gazebo Sim pour vos projets de robotique et de simulation !

Comment configurer Gazebo Sim : Un guide pratique

1. Installation de Gazebo Sim (Version Moderne)

Ubuntu 22.04/24.04 (Recommandé)

Windows/macOS

Installation à partir des sources (Avancé)

2. Création de Mondes avec SDF

Création d'un Monde de Base (`world.sdf`)

Chargement du Monde

Ajout d'un Modèle de Robot

3. Lancement de Robots et Capteurs

Lancement d'un Robot via l'Interface en Ligne de Commande

Ajout Dynamique de Capteurs

Configuration du Bruit des Capteurs

4. Intégration avec ROS 2 via `ros_gz_bridge`

Installation du Pont

Lancement du Pont

Publication d'un Sujet depuis Gazebo

5. Rédaction de Plugins Système

Structure du Plugin

Exemple : Plugin de Contrôleur Personnalisé

Construction et Chargement du Plugin

6. Bruit des Capteurs et Réalisme

Ajout du Vent à un Monde

Simulation de Surfaces Glissantes

7. Simulation Sans Interface pour les Pipelines CI/CD

Mode Sans Interface

Exemple pour CI (GitHub Actions)

Que faire ensuite ?

Sources

The 30% Report

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How to Set Up ROS 2: A Practical Guide

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2. Création de Mondes avec SDF

Création d'un Monde de Base (world.sdf)

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Que faire ensuite ?

Sources

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