模块化生成SDF模型: xacro4sdf

1. SDF建模简介

在使用ROS进行机器人开发的时候，仿真是非常重要的一个环境，而Gazebo是与ROS兼容性最好的仿真器之一。在使用Gazebo仿真的时候，需要先对环境和机器人进行建模，而Gazebo仿真建模的标准格式就是SDF（sdformat），ROS中机器人的描述标准格式为URDF，两者均采用xml语言，在一定程度上具有一定相似性，但是是不兼容的。至于SDF与URDF的选择，以及为什么选择SDF，可以参考小明工坊的文章，总结的非常好，这里不再重复。

为什么选择SDF？
SDF规范文档与模型资源
SDF的建模与使用
ERB：模块化生成SDF模型
SDF与URDF的相互转换

SDF文件采用xml语言编写，直接编写sdf文件非常不友好。

URDF也是采用xml语言编写，但是采用xacro工具，可以定义宏变量与宏模块，然后复用这些变量和宏模块，基于宏的方式的使得编写xml变得相对友好，既减少了代码量，又节省了建模时间。

先编写robot.xacro，然后使用xacro工具，解析生成robot.urdf文件。

不幸的是xacro不支持sdf文件的宏定义的书写，小明工坊 提到的ERB：模块化生成SDF模型的方法是基于ERB的方案，明显感觉不如xacro使用方便，然后目前网上也没发现有为sdf开发出一个类似于xacro的插件，于是，自己动手，丰衣足食，便由此产生了xacro4sdf插件。

xacro4sdf开源地址：https://github.com/gezp/xacro4sdf

2 xacro4sdf的安装

pip安装方式

#install by pip
pip install xacro4sdf

源码安装方式

# install from source code
git clone https://github.com/gezp/xacro4sdf.git
cd xacro4sdf && sudo python3 setup.py install

3 xacro4sdf的简单介绍

xacro4sdf支持类似于xacro的Properties和Macros的功能，通过定义宏，然后使用宏，极大复用了代码，即减少了代码量，又节省了建模时间。虽然xacro4sdf开发灵感来源于xacro，但是使用API完全不同于xacro，一方面功能相对更加少，不支持block参数等，另一方面使用相对也更加简单。
xacro4sdf支持tag

：变量定义
：宏模块定义
：宏模块使用
：引用其他文件中的和
：引用其他文件中的model，即...之间的内容。（不推荐使用）

xacro4sdf支持${xxx}方式的数学表达式

与xacro使用方式类似。

xacro4sdf还提供了一些预定义的宏，可直接使用

4 xacro4sdf的简单使用

首先编写一个sdf.model.xacro文件（必须.xacro结尾）



    
    
    
    
        
        ${m}
        
            ${m*(y*y+z*z)/12}
            0
            0
            ${m*(x*x+z*z)/12}
            0
            ${m*(x*x+y*y)/12}
        
        
    
    
        
            
                0 0 0.02 0 0 0

其中inertia_box和geometry_mesh 为预定义好的宏，可直接使用，这里重新定义了宏inertia_box ( 即覆盖了预定义的宏，这里只是为了演示的使用）

使用xacro4sdf进行转化

xacro4sdf model.sdf.xacro

生成的model.sdf结果如下







  
  
    
    
        
            
                0 0 0.02 0 0 0
                0.5
                
                    0.01041666666666667
                    0
                    0
                    0.008333333333333335
                    0
                    0.005416666666666668
                
            
            
                
                    
                        model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae
                    
                
            
            
                
                    
                        model://rplidar_a2/meshes/rplidar_a2.dae

更多使用详情参考https://github.com/gezp/xacro4sdf中的readme.md。

5. 最后

SDF建模小Tip：

先使用SW，blender等3D建模工具进行建模，然后再把各个模块（依照可活动关节分离）导出STL或dea文件。
然后编写SDF文件（采用xacro4sdf 宏工具可简化SDF文件编写），使用xacro4sdf可轻松采用模块化的建模方式，可分成几个文件分别构建模块，然后再进行组装。

如果你觉得xacro4sdf工具对你有用的话，希望可以在GitHub上给一个star. (●'◡'●)

https://github.com/gezp/xacro4sdf