3、创建第一个仿真世界：添加地面、添加光源、添加静态物体、保存世界文件。

好，咱们继续往下走。上一章我们把空荡荡的 Gazebo 界面跑起来了，但说实话，一个黑漆漆、啥也没有的仿真环境，看着就像个没装修的毛坯房。你想想看，机器人连个参照物都没有，怎么测试传感器？怎么验证算法？

所以这一章，我们就来亲手「装修」这个毛坯房。我会带你一步步添加地面、打上灯光、摆几个静态物体，最后把这个世界保存下来。嗯，做完这些，你的仿真世界才算真正有了「家」的样子。

3.1 世界文件的结构：.world 到底是个啥？

Gazebo 里的世界，说白了就是一个 .world 文件。它本质上是一个 SDF（Simulation Description Format）格式的 XML 文件。我个人习惯把它比作「仿真世界的剧本」——里面定义了场景里有什么、光线怎么打、物理引擎怎么跑。

一个最简的 .world 文件骨架长这样：

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.6">
  <world name="my_first_world">
    <!-- 这里放各种元素 -->
  </world>
</sdf>

注意看，最外层是 <sdf> 标签，里面包着一个 <world>。所有地面、光源、模型，都放在 <world> 里面。这个结构其实很直观，对吧？

3.2 添加地面：让机器人有个落脚的地方

没有地面的世界，机器人一出生就会「自由落体」。我在项目中遇到过这种情况，第一次加载模型时直接掉到虚空里去了，找了半天才发现是忘了加地面。

Gazebo 提供了一个内置的地面模型，叫 ground_plane。添加方式很简单，在 <world> 里加上这段：

<include>
  <uri>model://ground_plane</uri>
</include>

就这么两行？对，就这么两行。Gazebo 会自动从模型数据库中加载一个标准地面。不过，如果你想自定义地面的颜色或纹理，可以再加一个 <pose> 标签调整位置，或者用 <material> 改材质。但刚开始，咱们先用默认的。

3.3 添加光源：别让世界一片漆黑

地面有了，但黑乎乎的也看不见。Gazebo 默认会带一个环境光，但很微弱。我建议你手动添加一个太阳光，让场景更真实。

光源的类型主要有三种：

光源类型	说明	适用场景
directional	平行光，模拟太阳	室外场景，全局照明
point	点光源，向四周发光	室内灯泡、手电筒
spot	聚光灯，有方向锥角	舞台灯光、车灯

咱们先加一个平行光，模拟太阳。代码是这样的：

<light name="sun" type="directional">
  <pose>0 0 10 0 0 0</pose>
  <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
  <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
  <direction>-0.5 0.1 -1</direction>
  <attenuation>
    <range>1000</range>
    <constant>0.9</constant>
    <linear>0.01</linear>
    <quadratic>0.001</quadratic>
  </attenuation>
  <cast_shadows>true</cast_shadows>
</light>

这里我解释几个关键参数：

• diffuse：漫反射颜色，RGB 值，最后一个 1 是透明度。0.8 0.8 0.8 是偏白的暖光。
• direction：光线方向向量。我习惯让光从左上角打下来，这样阴影比较自然。
• cast_shadows：是否投射阴影。建议打开，否则物体看起来像飘着的。

为什么会把 pose 设成 0 0 10？因为平行光的位置其实不影响光照效果，但放在高处更符合直觉。你想想看，太阳不就在天上嘛。

3.4 添加静态物体：摆几个家具

光有地面和光源，世界还是太单调。我们来放几个静态物体——比如一个桌子、一个箱子。静态物体意味着它不会动，但机器人可以撞上去、传感器可以检测到它。

Gazebo 内置了一些基础模型，比如 cinder_block（煤渣砖块）、table（桌子）。我们用 cinder_block 来演示：

<include>
  <uri>model://cinder_block</uri>
  <pose>1.0 0.5 0.0 0 0 0</pose>
  <static>true</static>
</include>

注意 <static>true</static> 这一行。它的意思是：这个物体是静态的，物理引擎不会对它施加重力或碰撞力。说白了，它就像钉在地上的柱子，雷打不动。

如果你想让物体可以被推动，就把 static 设为 false 或者直接删掉这行。不过，咱们这一章先做静态的，后面章节再讲动态物体。

3.5 保存世界文件：把你的劳动成果存下来

好了，地面、光源、物体都加完了。现在我们要把这个世界保存成一个 .world 文件。这样下次启动 Gazebo 时，直接加载这个文件，就能看到一模一样的场景。

完整的 my_first_world.world 文件内容如下：

<?xml version="1.0" ?>
<sdf version="1.6">
  <world name="my_first_world">
    
    <!-- 地面 -->
    <include>
      <uri>model://ground_plane</uri>
    </include>

    <!-- 太阳光 -->
    <light name="sun" type="directional">
      <pose>0 0 10 0 0 0</pose>
      <diffuse>0.8 0.8 0.8 1</diffuse>
      <specular>0.2 0.2 0.2 1</specular>
      <direction>-0.5 0.1 -1</direction>
      <attenuation>
        <range>1000</range>
        <constant>0.9</constant>
        <linear>0.01</linear>
        <quadratic>0.001</quadratic>
      </attenuation>
      <cast_shadows>true</cast_shadows>
    </light>

    <!-- 静态物体：煤渣砖块 -->
    <include>
      <uri>model://cinder_block</uri>
      <pose>1.0 0.5 0.0 0 0 0</pose>
      <static>true</static>
    </include>

    <!-- 静态物体：再来一个，换个位置 -->
    <include>
      <uri>model://cinder_block</uri>
      <pose>-1.0 -0.5 0.0 0 0 0.5</pose>
      <static>true</static>
    </include>

  </world>
</sdf>

保存文件时，我建议你放在一个专门的目录里，比如 ~/gazebo_worlds/。命名要清晰，别用 test.world 这种名字，以后项目多了根本找不到。我个人习惯用 项目名_场景名.world 的格式。

启动这个世界的命令是：

gazebo ~/gazebo_worlds/my_first_world.world

看到没？Gazebo 加载后，地面、阳光、两个砖块，整整齐齐。你可以用鼠标拖拽视角，从各个角度观察。嗯，这才像个仿真世界的样子。

3.6 本章知识体系

为了让你更直观地理解这一章的内容结构，我画了一张图：

这张图把本章的核心逻辑串起来了：.world 文件是容器，里面装地面、光源、静态物体，最后保存成文件。你以后每次新建世界，都可以按这个模板来。

3.7 小结

这一章我们做了四件事：加了地面让机器人有落脚点，打了灯光让世界亮起来，摆了静态物体让场景有内容，最后保存了世界文件。每一步都不复杂，但组合起来，你就拥有了一个可复用的仿真环境。

嗯，这里要注意一点：.world 文件是纯文本，你可以用任何编辑器修改。我习惯用 VS Code，语法高亮看着舒服。如果你发现加载后物体位置不对，检查一下 <pose> 的坐标值，x、y、z 的顺序别搞反了。

好了，去动手试试吧。把代码敲进去，看看你的第一个仿真世界长什么样。

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