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在 Gazebo Sim 中，带动画的模型被称为 actor。

当你希望在仿真中让某个实体沿着预先设定好的轨迹运动，同时又不受物理引擎影响时，动画就是非常有价值的工具。因此，这些对象不会受到重力或其他物体交互的影响。不过，它们仍然保留了可被 RGB 相机看到的 3D 外观，并且拥有能被 GPU 传感器检测到的 3D 网格。

动画主要有两种类型，它们可以单独使用，也可以组合使用：

骨骼动画（Skeleton animation）：表示同一个模型内部各连杆之间的相对运动：

轨迹动画（Trajectory animation）：表示把 actor 的所有连杆作为一个整体，沿着轨迹在世界中移动：

组合动画（Combined animation）：用于实现既有骨骼动作、又能在世界中移动的动画：

Actor 具有以下特点：

• 它们不会受到任何外部力的影响，包括重力、接触力或其他作用。
• Actor 可以使用来自 COLLADA（.dae）和 BVH（.bvh）文件的骨骼动画。
• Actor 的轨迹可以直接在 SDF 中编写。

更多关于 Actor 规范的信息，请参考 SDF 文档中的 Actor Specifications。

要在 world SDF 文件中添加一个 actor，需要在 <actor> ... </actor> 标签内部为它指定两个核心部分：skeleton 和 trajectory。

下面给出一个包含脚本的 actor 示例：

<actor name="actor_walking">
    <skin>
        <filename>https://fuel.gazebosim.org/1.0/Mingfei/models/actor/tip/files/meshes/walk.dae</filename>
        <scale>1.0</scale>
    </skin>
    <animation name='walk'>
        <filename>https://fuel.gazebosim.org/1.0/Mingfei/models/actor/tip/files/meshes/walk.dae</filename>
    </animation>
    <script>
        <loop>true</loop>
        <delay_start>0.000000</delay_start>
        <auto_start>true</auto_start>
        <trajectory id="0" type="walk" tension="0.6">
            <waypoint>
                <time>0.0</time>
                <pose>0 0 1.0 0 0 0.00000</pose>
            </waypoint>
            ...
            ...
            <waypoint>
                <time>10.0</time>
                <pose>0 0 1.0 0 0 3.14159</pose>
            </waypoint>
        </trajectory>
    </script>
</actor>

skin 和 animation 标签属于 skeleton，而 script 则属于 trajectory。

Gazebo Sim 支持两种骨骼动画文件格式：COLLADA（.dae）和 Biovision Hierarchy（.bvh）。

在 <skin> 标签中，你需要加载一个 COLLADA（.dae）文件，用来指定 actor 的外观。当在 <skin> 中使用 COLLADA 文件时，其中的动画也会一并加载。<scale> 用于控制外观的缩放。

在 <animation> 标签中，你需要指定 actor 的运动方式。如果不同的 skin 与动画拥有兼容的骨骼结构，就可以把它们组合起来使用。

所谓 Scripted Trajectory，是一种更高层次的 actor 动画方式。你只需要定义一系列要在特定时间点达到的姿态，Gazebo Sim 会负责在这些姿态之间进行插值，从而生成平滑连续的运动。

如果动画本身包含沿 X 轴的位移，那么骨骼会跟随轨迹一起移动，从而形成动态效果；但如果动画本身没有这类位移，那么即使存在轨迹，骨骼本身仍会保持在原地。

在 <script> 标签中，可以使用以下参数：

• loop：当设置为 true 时，脚本会循环执行。若想获得无缝连续的运动效果，请确保最后一个 waypoint 与第一个 waypoint 对应一致。
• delay_start：用于指定脚本开始前需要等待的秒数。如果脚本是循环执行的，那么每一轮开始前都会等待这段时间。
• auto_start：如果你希望仿真一开始动画就自动启动，就把它设为 true；如果你希望动画只在某个插件触发后才开始，则设为 false。

在 <trajectory> 标签中，你需要定义 actor 将要经过的一系列 waypoint。<trajectory> 具有三个属性：id、type 和 tension。其中 type 应与动画名称一致，通常为 “walk”。tension 参数用于控制轨迹对指定 waypoint 的贴合程度。默认值为 0，这会生成 Catmull-Rom 样条曲线，可能导致动画越过 waypoint；若将 tension 设为 1，则轨迹会更严格地贴合 waypoint。tension 的取值范围应在 0 到 1 之间。

在 <trajectory> 标签下，需要定义以下内容：

• waypoint: Any number of waypoints can be included in a trajectory. Each waypoint comprises a time and a pose:
  • time：表示从脚本开始算起，应该在第几秒达到对应的姿态。
  • pose：表示相对于 actor 初始位置所期望达到的姿态。

注意：

• waypoint 的书写顺序不会影响执行顺序；它们会严格按照你提供的 time 值来执行。
• 整个 trajectory 会作为一个整体进行平滑处理，以保证运动流畅，因此 waypoint 中给出的姿态不一定会被精确逐点到达。

好了，现在把一个 actor 添加到你的 demo_world.sdf 文件中。请把下面这一段内容放在 model 的 include 标签之后、关闭的 </world> 标签之前。

复制并粘贴

现在启动这个 world。记得先指定 Gazebo Sim 查找本地 Gazebo 模型时所使用的路径。

因此，在启动 Gazebo Sim 之前，先导出模型路径。

在 Web Shell 1 中执行

当 Gazebo Sim 加载完成后，你应该会看到与下图类似的结果：

如果你能看到 Gazebo、两只 Turtle，并且在播放仿真时人物能够动起来，那么你就已经成功学会了如何在 world 中加入 actor！

此时，你最终的 demo_world.sdf 文件内容应该如下：
demo_world.sdf

恭喜，你已经完成了本单元！现在该来做一个练习了！

这次练习的任务很简单：你需要创建一个 launch 文件，用于启动这个 demo_world.sdf，并把你设计的机器人生成到这个 world 中。机器人的生成位置由你自己决定。

**提示：** 可以参考这个版本的 setup.py 来让 launch 文件正常工作。请注意理解它与之前版本的区别，不要直接整段复制进你自己的 setup.py 文件里。

你的输出应与下图类似。注意，你自己的机器人生成位置可能会有所不同。

在你自己尝试完成练习之前，不要先看答案。完成后再回头查看参考答案，会更方便你对比自己的实现。

如果你在完成练习时遇到问题，可以到论坛寻求支持。

demo_world_robot_spawn.launch.py