利用urdf建立机器人小车模型

在一个真实的机器人上编程很让我们更好的理解机器人的控制方式，因为真实的机器人会给我们反馈。但是在没有真实机器人供我们实践的时候，ROS的仿真功能是一个不错的选择。

ROS通过URDF（UnifiedRobot Description Format) 就是描述机器人硬件尺寸布局.

一，软件环境

OS:Ubuntu 14.04，16.04也可以用

ROS:Indigo Full package/kinetic也可以

二，智能车尺寸数据

1.创建Rospackage命名为smartcar

           catkin_create_pkg smartcar std_msgs rospy roscpp urdf 

   2.建立文件夹launch和urdf分别用来存放.launch文件和.urdf文件

三、建立urdf文件

在smartcar文件夹下建立urdf文件夹，创建智能车的描述文件smartcar.urdf，描述代码如下：

 xml version="1.0"?>
 <robot name="smartcar">
   <link name="base_link">
     <visual>
       <geometry>
         <box size="0.25 .16 .05"/>
     geometry>
     <origin rpy="0 0 1.57075" xyz="0 0 0"/>
     <material name="blue">
         <color rgba="0 0 .8 1"/>
     material>
     visual>
  link>

  <link name="right_front_wheel">
     <visual>
       <geometry>
         <cylinder length=".02" radius="0.025"/>
       geometry>
       <material name="black">
         <color rgba="0 0 0 1"/>
       material>
     visual>
   link>

   <joint name="right_front_wheel_joint" type="continuous">
     <axis xyz="0 0 1"/>
     <parent link="base_link"/>
     <child link="right_front_wheel"/>
     <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 0.1 -0.03"/>
     <limit effort="100" velocity="100"/>
     <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
   joint>

   <link name="right_back_wheel">
     <visual>
       <geometry>
         <cylinder length=".02" radius="0.025"/>
       geometry>
       <material name="black">
         <color rgba="0 0 0 1"/>
       material>
     visual>
   link>

   <joint name="right_back_wheel_joint" type="continuous">
     <axis xyz="0 0 1"/>
     <parent link="base_link"/>
     <child link="right_back_wheel"/>
     <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="0.08 -0.1 -0.03"/>
     <limit effort="100" velocity="100"/>
     <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
  joint>

  <link name="left_front_wheel">
     <visual>
       <geometry>
         <cylinder length=".02" radius="0.025"/>
       geometry>
       <material name="black">
         <color rgba="0 0 0 1"/>
       material>
     visual>
   link>

   <joint name="left_front_wheel_joint" type="continuous">
     <axis xyz="0 0 1"/>
     <parent link="base_link"/>
     <child link="left_front_wheel"/>
     <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 0.1 -0.03"/>
     <limit effort="100" velocity="100"/>
     <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
   joint>

   <link name="left_back_wheel">
     <visual>
       <geometry>
         <cylinder length=".02" radius="0.025"/>
       geometry>
       <material name="black">
         <color rgba="0 0 0 1"/>
       material>
     visual>
   link>

   <joint name="left_back_wheel_joint" type="continuous">
     <axis xyz="0 0 1"/>
     <parent link="base_link"/>
     <child link="left_back_wheel"/>
     <origin rpy="0 1.57075 0" xyz="-0.08 -0.1 -0.03"/>
     <limit effort="100" velocity="100"/>
     <joint_properties damping="0.0" friction="0.0"/>
   joint>

   <link name="head">
     <visual>
       <geometry>
         <box size=".02 .03 .03"/>
       geometry>
       <material name="white">
           <color rgba="1 1 1 1"/>
       material>
     visual>
   link>

   <joint name="tobox" type="fixed">
     <parent link="base_link"/>
     <child link="head"/>
     <origin xyz="0 0.08 0.025"/>
   joint>
 robot>

.图形化显示URDF模型

我们现在已经完成了一个简单的URDF模型创建，ROS提供了相应的工具可以让URDF图像化显示出来。

urdf_to_graphiz  /home/daniel/catkin_ws/src/smartcar/urdf/smartcar.urdf
   
   
   
   

    
    
    
    
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四，创建display.launch文件

 <launch>
     <arg name="model" />
     <arg name="gui" default="False" />
     <param name="robot_description" textfile="($find urdf——tutorial)home/wjq/catkin_ws/src/smatcar/urdf/smartcar.urdf)" />
     <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
     <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
     <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
     <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find urdf_tutorial)/urdf.rviz" required="true" />
 launch>

link可以指定许多属性：

•     定义惯性

•      定义一个link的外观，大小，颜色和材质纹理贴图

• 定义碰撞检测属性

我们详细看一下的定义：

• <geometry> 定义了几何形状为一个立方体，三个参数分别为长宽高，单位是米(m). 这里我们指定下层小车板子的板的尺寸。>可以有好几个选项： 立方体  圆柱体  球体
• > 指定颜色rgb和透明度a.  它们取值范围都是[０,1] 区间。

使用下面命令启动RViz来查看我们刚刚完成的机器人模型：

切换到launch文件夹下,使用下面命令启动rviz来查看我们刚刚完成的机器人模型：

roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=urdf/smartcar.urdf

   
   
   
   

    
    
    
    
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这里完成了三件事情： 
 加载特定的模型到参数服务器 
 运行节点来发布关节状态和转换 
 运行rviz及其配置文件 
这个launch文件假设smartcar.urdf在你所运行命令的文件夹的urdf子文件夹中(所以切记这里的roslaunch语句应该在smartcar文件夹下运行,不然会出现错误:No such file or directory: u'urdf/smartcar.urdf')，否则，你可以用：model:=’$(find pkg-name)/urdf/smartcar.urdf’。这里pkg-name是这个文件所在包的名称。这里所有的例程都在urdf_tutorial包中。 
我们可以看到下面的画面： 
 
如果运行:

 roslaunch urdf_tutorial display.launch model:=urdf/smartcar.urdf gui:=true

   
   
   
   

    
    
    
    
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你会顺便看到弹出一个控制面板… 
 

 

参考：

1.Learning ROS for Robotics Peogramming

2.ROS探索总结（五）——创建简单的机器人模型smartcar

3.ROS 学习系列 -- 使用urdf创建机器人模型在Rviz中3D观察 之一 link使用