ROS1学习笔记--urdf

urdf文件上是ROS上一个非常重要的机器人模型描述格式。

在建立一个机器人模型之前，先来了解一下我们待会会在urdf文件中用到的一系列标签。

1. <link>标签

• 描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性
• 尺寸（size)、颜色（color)、形状（shape)、惯性矩阵（inertial matrix）、碰撞参数等（collision properties)等

<link name="<link_name>">
   <visual>...</visual>
   <collision>...</collision>
   <inertial>...</inertial>
</link>

• <visul>描述机器人link部分的外观参数，如size，color，shape等
• <inertial>描述link的惯性参数
• <collosion>描述link的碰撞属性

**如果要在gazebo中进行物理仿真，就要添加物理属性和碰撞属性了

2 .<joint>标签

• 描述机器人关节的运动学和动力学属性
• 包括关节运动的位置和速度限制
• 根据关节运动形式，可以将其分为6种类型，如下所示：

•  固定关节：fixed,不允许运动
• 转动关节：revolute，类似与continus,有旋转角度极限
• 滑动关节：prismatic，沿着某一轴线运动的关节，带有位置极限
• 浮动关节：floating，运行进行平移，旋转运动
• 平面运动关节:planner，允许在平面正交方向上平移或旋转
• 旋转关节:continus，可以绕某轴线无限旋转

<joint name="<name of the joint>" type="<joint type>">
  <parent link="child link"/>
  <child link="child_link"/>
  <calibration..../>
  <dynamics damping.../>
  <limit effort.../>
</joint>

• <calibration>关节的参考位置，用来校准关节的绝对位置
• <dynamics>描述关节的物理属性，例如阻尼值，物理静摩擦力等
• <limit>描述运动的一些极限值，包括关节运动的上下限极限位置、速度限制、力矩限制等
• <mimic>描述该关节与已有关节的关系
• <safety_controller>描述安全控制器参数

（其实笔者很多参数都没用到啦～～因为小白，还希望可以和大家多多交流～～）

3. <robot>标签

• 完整机器人模型的最顶层标签
• <link>和<joint>标签都必须包含在内

4. <gazebo>标签

5.代码实例

下面是一个四轮小车的简单模型代码：

<?xml version="1.0" ?>
<robot name="mbot">

   <link name="base_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <geometry>
                <box size="0.8 0.550 0.3"/>
            </geometry>
            <material name="yellow">
                <color rgba="1 0.4 0 1"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

     <joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">
        <origin xyz="0.25 0.306 -0.1" rpy="0 0 0"/>
        <parent link="base_link"/>
        <child link="left_front_wheel_link"/>
        <axis xyz="0 1 0"/>
    </joint>

    <link name="left_front_wheel_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
            <geometry>
                <cylinder radius="0.122" length = "0.062"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

    <joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">
        <origin xyz="-0.25 0.306 -0.1" rpy="0 0 0"/>
        <parent link="base_link"/>
        <child link="left_back_wheel_link"/>
        <axis xyz="0 1 0"/>
    </joint>

    <link name="left_back_wheel_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
            <geometry>
                <cylinder radius="0.122" length = "0.062"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

     <joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">
        <origin xyz="0.25 -0.306 -0.12" rqy="0 0 0"/>
        <parent link="base_link"/>
        <child link="right_front_wheel_link"/>
        <axis xyz="0 1 0"/>
    </joint>

    <link name="right_front_wheel_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
            <geometry>
                <cylinder radius="0.122" length = "0.062"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

    <joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">
        <origin xyz="-0.25 -0.306 -0.1" rpy="0 0 0"/>
        <parent link="base_link"/>
        <child link="right_back_wheel_link"/>
        <axis xyz="0 1 0"/>
    </joint>

    <link name="right_back_wheel_link">
        <visual>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="1.5707 0 0" />
            <geometry>
                <cylinder radius="0.122" length = "0.062"/>
            </geometry>
            <material name="black">
                <color rgba="0 0 0 1"/>
            </material>
        </visual>
    </link>

用.launch文件启动：

<launch>
	<param name="robot_description" textfile="$(find fourwheelrobot_description)/urdf/urdf/fourwheelrobot_base.urdf" />

	<!-- 设置GUI参数，显示关节控制插件 -->
	<param name="use_gui" value="true"/>
	
	<!-- 运行joint_state_publisher节点，发布机器人的关节状态  -->
	<node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
	
	<!-- 运行robot_state_publisher节点，发布tf  -->
	<node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
	
	<!-- 运行rviz可视化界面 -->
	<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find fourwheelrobot_description)/config/fourwheelrobot_urdf.rviz" required="true" />
</launch>	

模型rviz可视化如下图：

参考网站：官方wiki--tf

官方指导网站：Tutorials

某个博主翻译的中文版:中文tutorials

古月大神：urdf解读

官方模型案例：Examples

xml语法规范：http://wiki.ros.org/urdf/XML