睿抗机器人大赛 Oryxbot 机器人 Gazebo 仿真与 Python 控制实现

睿抗机器人大赛中 Oryxbot 机器人的环境搭建与仿真控制流程。内容包括 ROS Noetic 工作空间配置、Gazebo 仿真模型加载与插件设置、AR 码识别测试、自定义二维码物料创建、以及基于 Python 的机械臂抓取与底盘导航主控脚本编写。最后提供了一键启动脚本以整合所有服务节点，实现从视觉定位到任务执行的自动化控制。

性能调优发布于 2026/4/5更新于 2026/4/1710 浏览

1、搭建基础环境

mkdir -p ~/robot_ws/src
cd ~/robot_ws/src

将源码包中的以下 4 个文件夹复制到 ~/robot_ws/src 下：

ar_pose
oryxbot_description
relative_move
pid_lib 注意：不要直接把整个仓库文件夹放进去，要剥离出核心功能包。

安装仿真依赖：

# 下载 ar_track_alvar 源码（涉及二维码识别）
cd ~/robot_ws/src
git clone https://gitee.com/reinovo/ar_track_alvar.git

# 安装 ROS Noetic 的常用控制与仿真依赖
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-moveit \
        ros-noetic-ros-control \
        ros-noetic-ros-controllers \
        ros-noetic-gazebo-ros-control \
        ros-noetic-joint-state-controller \
        ros-noetic-effort-controllers \
        ros-noetic-position-controllers \
        ros-noetic-driver-base \
        ros-noetic-ackermann-msgs

以上安装包建议直接复制多行执行，避免单行报错。

配置仿真模型与插件 (Compatibility Fix)

配置模型文件：将压缩包里的 models 内容复制到 ~/.gazebo/models/ 目录下（.gazebo 为隐藏文件，在主目录下按 Ctrl+H 显示）。
配置插件：在源码包 gazebo_plugins 里有两个文件夹：contact_plugin_18-04_g9 (对应 Ubuntu 18.04) 和 contact_plugin_20-04_g11。ROS Noetic 必须使用 contact_plugin_20-04_g11。编写 ~/.bashrc 文件：

export GAZEBO_PLUGIN_PATH=${GAZEBO_PLUGIN_PATH}:/你的实际路径/gazebo_plugins/contact_plugin_20-04_g11

2、编译与设置环境

编译环境：

cd ~/robot_ws
rm -rf build/ devel/
catkin_make

设置环境变量：

cd ~/robot_ws
source devel/setup.bash

每次打开新的终端都要输入来刷新，或者写入到 ~/.bashrc 文件里：source ~/robot_ws/devel/setup.bash，使打开终端自动生效。

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Markdown转HTML

将 Markdown（GFM）转为 HTML 片段，浏览器内 marked 解析；与 HTML转Markdown 互为补充。在线工具，Markdown转HTML在线工具，online

material reinovo/id3_marker { receive_shadows on technique { pass { ambient 1.0 1.0 1.0 1.0 diffuse 1.0 1.0 1.0 1.0 specular 0.5 0.5 0.5 1.0 lighting on texture_unit { texture id3.png } } } } material reinovo/id9_marker { receive_shadows on technique { pass { ambient 1.0 1.0 1.0 1.0 diffuse 1.0 1.0 1.0 1.0 specular 0.5 0.5 0.5 1.0 lighting on texture_unit { texture id9.png } } } }

marker_id3/ ├── materials │ ├── scripts │ │ └── reinovo.material │ └── textures │ ├── id3.png │ └── id9.png ├── model.config └── model.sdf

<?xml version='1.0'?> <sdf version='1.7'> <model name='marker_id3'> <link name='link_0'> <inertial> <mass>0.1</mass> <inertia> <ixx>0.0001</ixx> <ixy>0</ixy> <ixz>0</ixz> <iyy>0.0001</iyy> <iyz>0</iyz> <izz>0.0001</izz> </inertia> <pose>0 0 0 0 0 0</pose> </inertial> <pose>0 0 0.015 0 0 0</pose> <gravity>1</gravity> <self_collide>0</self_collide> 0 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 100 100 10000000.0 1.0 0.001 0.1 0.001 0.00001 0 0 0.00001 0 0.00001 0 0 0.0305 0 0 0 0.028 0.028 0.001 link_0 link_1 0 0 0 0 0 0

#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- import rospy import time from geometry_msgs.msg import Pose, Pose2D from std_srvs.srv import Empty from arm_controller.srv import PickPlace, move from relative_move.srv import SetRelativeMove from ar_pose.srv import Track # ================= 🗺️ 核心坐标与参数配置 ================= # --- 1. 场地关键点 (根据你的标定数据) --- START_X = 0.034 START_Y = -0.001 # 5 号加工中心 (任务一：上料点) STATION_5_X = 0.755 STATION_5_Y = 1.162 STATION_5_ID = 5 # 1 号加工中心 (任务二：取料点) STATION_1_X = 2.221 STATION_1_Y = 2.144 STATION_1_ID = 1 # --- 2. 机械臂动作参数 (单位：mm) --- # Buffer (车上的储物槽) # 设定：左侧放 ID-3，右侧放 ID-9 (为了防止打架) BUFFER_LEFT_X = 0.0 # 前后 BUFFER_LEFT_Y = 180.0 # 左右 (左侧) BUFFER_RIGHT_X = 0.0 BUFFER_RIGHT_Y = -180.0 # 右侧 (如果 buff 够宽) 或者就用同一个位置分先后 BUFFER_Z_LIFT = 100.0 # 抬起高度 BUFFER_Z_GRAB = 45.0 # 抓取高度 # 加工台交互位置 TABLE_EXTEND_X = 300.0 # 伸出距离 TABLE_EXTEND_Y = 0.0 # 正前方 TABLE_Z_DROP = 200.0 # 放置高度 TABLE_Z_HOVER = 240.0 # 悬停高度 # =============================================================== class MissionCommander: def __init__(self): rospy.init_node('mission_commander', anonymous=True) rospy.loginfo(">>> 正在连接机器人底层服务...") try: rospy.wait_for_service('/relative_move', timeout=10) rospy.wait_for_service('/ar_track', timeout=10) rospy.wait_for_service('/pick_ar', timeout=10) rospy.wait_for_service('/goto_position', timeout=10) rospy.wait_for_service('/swiftpro/on', timeout=10) except rospy.ROSException: rospy.logerr("连接超时！请检查 run_mission.sh 是否正确启动了所有节点。") exit(1) self.srv_move_base = rospy.ServiceProxy('/relative_move', SetRelativeMove) self.srv_align = rospy.ServiceProxy('/ar_track', Track) self.srv_pick_ar = rospy.ServiceProxy('/pick_ar', PickPlace) self.srv_arm_move = rospy.ServiceProxy('/goto_position', move) self.srv_pump_on = rospy.ServiceProxy('/swiftpro/on', Empty) self.srv_pump_off = rospy.ServiceProxy('/swiftpro/off', Empty) rospy.loginfo(">>> 系统就绪。") def move_chassis(self, target_x, target_y): """底盘移动 (带避障)""" dx = target_x - START_X dy = target_y - START_Y rospy.loginfo(f"🚗 导航启动 -> 目标:({target_x:.2f}, {target_y:.2f})") try: goal_pose = Pose2D() goal_pose.x = dx goal_pose.y = dy goal_pose.theta = 0.0 # 开启避障：avoid_obstacle=True self.srv_move_base(goal_pose, "odom", True, False) time.sleep(1) except Exception as e: rospy.logerr(f"底盘移动失败：{e}") def align_tag(self, tag_id): """视觉精准泊车""" rospy.loginfo(f"👀 视觉对准 -> ID-{tag_id}") try: self.srv_align(ar_id=tag_id, goal_dist=0.3) time.sleep(1) except Exception as e: rospy.logwarn(f"对准失败 (可能已被挡住): {e}") def move_arm(self, x, y, z): """机械臂简单移动""" p = Pose() p.position.x = float(x) p.position.y = float(y) p.position.z = float(z) self.srv_arm_move(pose=p) time.sleep(0.8) # ================= 任务流程 ================= def run_task_1(self): """任务一：将 Buffer 里的 ID-3 送到 5 号台""" rospy.loginfo("\n========== [任务一] 上料 (ID-3 -> 5 号台) ==========") # 1. 导航 self.move_chassis(STATION_5_X, STATION_5_Y) self.align_tag(STATION_5_ID) # 2. 机械臂动作 (盲抓 Buffer -> 放台子) rospy.loginfo(" >>> 动作：从车上抓取 ID-3 放到台面") self.move_arm(150, 0, 150) # 复位 # 抓取 Buffer 左侧 self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_LIFT) self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_GRAB) self.srv_pump_on() time.sleep(0.5) self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_LIFT) # 放置到台面 self.move_arm(TABLE_EXTEND_X, TABLE_EXTEND_Y, TABLE_Z_HOVER) self.move_arm(TABLE_EXTEND_X, TABLE_EXTEND_Y, TABLE_Z_DROP) self.srv_pump_off() time.sleep(0.5) self.move_arm(150, 0, 150) # 收回 # 3. 返回起点 rospy.loginfo(" >>> 返回起点...") self.move_chassis(START_X, START_Y) def run_task_2_setup(self): """任务二 (准备阶段)：把 ID-9 送到 1 号台 (帮你布置考场)""" rospy.loginfo("\n========== [任务二·准备] 布置 ID-9 到 1 号台 ==========") rospy.loginfo("提示：请确保你已经在 Gazebo 里把 ID-9 方块放到了小车 Buffer 上！") # 1. 导航 self.move_chassis(STATION_1_X, STATION_1_Y) self.align_tag(STATION_1_ID) # 2. 放置动作 (盲抓 Buffer -> 放台子) # 假设 ID-9 也放在 Buffer 左侧 (因为任务一已经把那里的 ID-3 拿走了，空出来了) self.move_arm(150, 0, 150) self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_LIFT) self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_GRAB) self.srv_pump_on() time.sleep(0.5) self.move_arm(BUFFER_LEFT_X, BUFFER_LEFT_Y, BUFFER_Z_LIFT) self.move_arm(TABLE_EXTEND_X, TABLE_EXTEND_Y, TABLE_Z_HOVER) self.move_arm(TABLE_EXTEND_X, TABLE_EXTEND_Y, TABLE_Z_DROP) self.srv_pump_off() time.sleep(0.5) self.move_arm(150, 0, 150) # 3. 返回起点 (准备开始正式考试) rospy.loginfo(" >>> 布置完成，返回起点，准备正式取料...") self.move_chassis(START_X, START_Y) time.sleep(2) def run_task_2_execute(self): """任务二 (正式阶段)：把 ID-9 从 1 号台取回来""" rospy.loginfo("\n========== [任务二·正式] 从 1 号台取回 ID-9 ==========") # 1. 导航 self.move_chassis(STATION_1_X, STATION_1_Y) self.align_tag(STATION_1_ID) # 2. 智能抓取 (使用 pick_ar 视觉识别) rospy.loginfo(" >>> 动作：视觉寻找 ID-9 并抓回") # 设定放回目标 (放回 Buffer) buffer_target = Pose() buffer_target.position.x = BUFFER_LEFT_X buffer_target.position.y = BUFFER_LEFT_Y buffer_target.position.z = BUFFER_Z_GRAB + 20 # 稍微高一点 # 调用视觉抓取服务 self.srv_pick_ar(number=9, mode=0, pose=buffer_target) # 3. 返回起点 time.sleep(2) rospy.loginfo(" >>> 取料完成，返回起点...") self.move_chassis(START_X, START_Y) def run(self): # 1. 执行任务一 self.run_task_1() time.sleep(3) # 2. 执行任务二 (按照你的思路：先送过去，再取回来) self.run_task_2_setup() # 阶段 A：送过去 self.run_task_2_execute() # 阶段 B：取回来 rospy.loginfo("\n🏆 所有任务圆满结束！") if __name__ == "__main__": cmdr = MissionCommander() # ⚠️ 重要提示： # 为了让代码能抓到东西，运行脚本前，请在 Gazebo 里 # 手动把 ID-3 和 ID-9 两个方块，拖拽放到小车后斗上！ cmdr.run()

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