ROS 2 标准仿真接口

ROS 2 仿真接口定义了一组标准的 ROS 2 service、message 和 action，用于控制和交互仿真环境。这些接口与仿真器无关，旨在提供一种统一的方式来使用 ROS 2 控制和观察仿真。

Gazebo 已经实现了这些接口，支持通过标准的 ROS 2 调用来完成生成实体、推进仿真、查询 world 状态等任务。本教程介绍如何与正在运行的 Gazebo 仿真交互，完成以下任务：

• 仿真控制
• 实体管理
• 状态查询
• 状态更新
• 仿真器信息

仿真控制

以下 service 和 action 可用于控制仿真时间的流转。

接口名称	Topic 名称	类型	描述
ResetSimulation	/gzserver/reset_simulation	Service	将仿真重置到初始状态
StepSimulation	/gzserver/step_simulation	Service	将仿真向前推进指定步数
GetSimulationState	/gzserver/get_simulation_state	Service	获取当前仿真状态（运行/暂停/停止）
SetSimulationState	/gzserver/set_simulation_state	Service	设置仿真状态（运行/暂停/停止）
SimulateSteps	/gzserver/simulate_steps	Action	将仿真向前推进指定步数，支持反馈和取消

ResetSimulation 服务

将仿真重置到初始状态。

ros2 service call /gzserver/reset_simulation simulation_interfaces/srv/ResetSimulation "{}"

StepSimulation 服务

将仿真向前推进指定步数。

ros2 service call /gzserver/step_simulation simulation_interfaces/srv/StepSimulation "{steps: 10}"

GetSimulationState 服务

获取当前仿真状态（运行/暂停/停止）。

ros2 service call /gzserver/get_simulation_state simulation_interfaces/srv/GetSimulationState "{}"

SetSimulationState 服务

设置仿真状态（运行/暂停/停止）。

• 将仿真状态设置为停止。

  ros2 service call /gzserver/set_simulation_state simulation_interfaces/srv/SetSimulationState "{state: {state: 0}}"

• 将仿真状态设置为运行。

  ros2 service call /gzserver/set_simulation_state simulation_interfaces/srv/SetSimulationState "{state: {state: 1}}"

• 将仿真状态设置为暂停。

  ros2 service call /gzserver/set_simulation_state simulation_interfaces/srv/SetSimulationState "{state: {state: 2}}"

• 将仿真状态设置为退出。

  ros2 service call /gzserver/set_simulation_state simulation_interfaces/srv/SetSimulationState "{state: {state: 3}}"

SimulateSteps Action

将仿真向前推进指定步数，支持反馈和取消。

ros2 action send_goal /gzserver/simulate_steps simulation_interfaces/action/SimulateSteps "{steps: 10}" --feedback

实体管理

以下接口用于在运行时创建或移除仿真中的实体。

接口名称	Topic 名称	类型	描述
SpawnEntity	/gzserver/spawn_entity	Service	在仿真中的指定位置生成一个新实体
DeleteEntity	/gzserver/delete_entity	Service	按名称删除现有实体

SpawnEntity 服务

在仿真中的指定位置生成一个新实体。

ros2 service call /gzserver/spawn_entity simulation_interfaces/srv/SpawnEntity "{
  name: 'my_model',
  entity_resource: {
    uri: '/path/to/model.sdf'
  },
  allow_renaming: false,
  initial_pose: {
    pose: {
      position: {x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0},
      orientation: {w: 1.0, x: 0.0, y: 0.0, z: 0.0}
    }
  }
}"

DeleteEntity 服务

按名称删除现有实体。

ros2 service call /gzserver/delete_entity simulation_interfaces/srv/DeleteEntity "{entity: 'my_model'}"

状态查询

以下接口用于查看（introspect）仿真 world 和实体的状态。

接口名称	Topic 名称	类型	描述
GetEntityState	/gzserver/get_entity_state	Service	获取指定实体的位姿（pose）和速度（twist）
GetEntitiesStates	/gzserver/get_entities_states	Service	获取多个实体的状态（可选过滤）
GetEntities	/gzserver/get_entities	Service	获取实体列表（可选过滤）

GetEntityState 服务

获取指定实体的位姿和速度。

ros2 service call /gzserver/get_entity_state simulation_interfaces/srv/GetEntityState "{entity: 'my_model'}"

GetEntitiesStates 服务

获取多个实体的状态（可选过滤）。

ros2 service call /gzserver/get_entities_states simulation_interfaces/srv/GetEntitiesStates "{filters: {filter: ''}}"

GetEntities 服务

获取实体列表（可选过滤）。

ros2 service call /gzserver/get_entities simulation_interfaces/src/GetEntities "{filters: {filter: ''}}"

状态更新

以下接口用于设置实体状态。

接口名称	Topic 名称	类型	描述
SetEntityState	/gzserver/set_entity_state	Service	设置指定实体的位姿和速度

SetEntityState 服务

设置指定实体的位姿和速度。

ros2 service call /gzserver/set_entity_state simulation_interfaces/srv/SetEntityState "{ entity: 'my_model', state: {pose: { position: { x: -2.0, z: 0.5 }}, twist: {linear: {x: 0.5}}}}"

注意：使用 SetEntityState 时，目前无法只设置实体的 pose 或只设置 twist。实体的两个分量都会根据所提供消息的值被赋值。例如，如果 pose 留空，实体的位姿将被设置为原点。该问题将来可能会得到修复，参见 issue 18。

仿真器信息

有些仿真器可能只支持部分接口。可使用以下 service 来检查支持的功能。

接口名称	Topic 名称	类型	描述
GetSimulatorFeatures	/gzserver/get_simulator_features	Service	查询支持哪些接口功能

GetSimulatorFeatures 服务

查询支持哪些接口功能。

ros2 service call /gzserver/get_simulator_features simulation_interfaces/srv/GetSimulationFeatures "{}"

已知限制

• 在 PoseStamped 消息的 frame_id 字段中，目前只能使用空字符串或“world”。将来计划支持使用 Tf 已知的 frame。
• SpawnEntity 服务不支持实体命名空间（namespace）。
• 生成实体时，如果 SpawnEntity.allow_renaming 设置为 true 且 Gazebo 中发生了重命名，新名称不会在 SpawnEntity 服务返回的 Result 对象中返回。