ROS从入门到精通3-3：Solidworks三维建模并导入Rviz、Gazebo图文教程

0 专栏介绍

本专栏旨在通过对ROS的系统学习，掌握ROS底层基本分布式原理，并具有机器人建模和应用ROS进行实际项目的开发和调试的工程能力。

详情：《ROS从入门到精通》

1 Solidworks机器人建系

首先要为机器人各个关节建立坐标系和轴，方法是

1. 在关节轴面中心放点
2. 在该点放坐标系，坐标系的x轴为机器人运动正方向，z轴朝上
3. 在关节旋转轴或移动轴上放基准轴

例如车的右轮最终应该是如下效果

对其他关节重复上面步骤，可得到如下的整体结构

2 Solidworks导出urdf

2.1 安装SW2URDF插件

进入http://wiki.ros.org/sw_urdf_exporter下载插件sw_urdf_exporter

根据对应的Solidworks版本选择插件包，我是2021版，因此选择v1.6.1

安装完成后依次点击工具 -> 插件中能看到SW2URDF即为安装成功

2.2 插件界面说明

依次点击工具 -> Tools -> Export as URDF打开配置界面

界面中有几个部分：

• link_name：连杆名称，标准格式为xxx_link

• joint_name：关节名称，标准格式为xxx_joint

  这两个参数分别对应urdf文件中的标签与标签，关于urdf文件语法可参考ROS从入门到精通3-1：详解urdf语法并自定义机器人

• Reference Coordinate System：参考坐标系统，选择之前建立的坐标系

• Reference Axis：参考坐标轴，选择之前建立的基准轴

• Joint type：关节类型，根据情况选择

  • continuous：绕着一根轴旋转且旋转幅度不受限
  • revolute：绕着一根轴旋转且转动角度受到限制
  • prismatic：沿着一根轴滑动且有限位
  • fixed：固定关节
  • floating：允许六个自由度的运动
  • planar：既包括平移, 也包括旋转的运动

• Link Components：选择该坐标系所作用的所有零件

• 连杆树：可视化当前配置的连杆相互关系

2.3 配置导出信息

先配置base_link，Global Origin Coordinate System选择为base坐标系，Link Components选择为整体底盘，选中组件变成蓝色，Number of child links选为5，因为该机器人底盘连接有5个子连杆，分别是：左轮、右轮、从动轮、摄像头和激光雷达

其他零件同理不赘述，全部配置完成后可以通过连杆树检查配置情况

2.4 导出URDF

点击Preview and Export进入导出界面，可以检查各个连杆物理参数、动力学参数，设置限位和颜色等，按需设置即可

设置完成后导出，导出的文件结构如下所示

3 导入Rviz与Gazebo

新建工作空间

mkdir -p test_ws/src
cd test_ws
mv car_demo src
catkin_make

编译完成后即可开始测试

运行display.launch

运行gazebo.launch

4 常见问题汇总

1. 启动Rviz发现机器人倾倒在地面上

   解决方案：在装配零件时，必须保证模型底部是阴影状态如下所示

   

2. 启动Gazebo发现机器人抖动或倾倒

   解决方案：大概率是因为模型的动力学参数——如质量、惯性矩阵不合理导致，可以在solidworks中重新设计再导出；对于四足狗这种模型瘫倒在地上则可能是因为没加入gazebo_controller插件，配置后即可站立

3. 使用cmd_vel控制模型时发现前进和转弯混乱

   解决方案：查看左右轮轴参数，默认如下

   
   <axis xyz="0 1 0" />
   
   <axis xyz="0 -1 0" />
   

   这导致发出向前的指令左轮正转右轮倒转，将右轮的-1改为1即可

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