【ROS程序】 --- 3-2. URDF-RVIZ urdf文件详解

1. 延用工作空间test2_ws;
2. 功能包demo3_urdf存放代码；
3. 介绍link的代码放在demo3_urdf/urdf/urdf/urdf_rviz2.urdf中,
   相关代码放在demo3_urdf/launch/urdf_rviz2.launch;
4. 介绍joint的代码放在demo3_urdf/urdf/urdf/urdf_rviz3_joint.urdf中；
   代码放在demo3_urdf/launch/urdf_rviz3_joint.launch中;
5. 配置urdf_rviz1.rviz存放在demo3_urdf/config/rviz/urdf_rviz3_joint.rviz中。

1、urdf文件

urdf文件主要由一下两个元素组成分别是可视化的link和不可视化的joint。所有标签包含在robot这个元素内，它的属性是 name表示机器人的名字。

link标签及代码

link 标签用于描述机器人刚体部分的外观和物理属性，比如: 底座，轮子等。每一个部件都对应一个 link,。
在 link 标签内，可以设计该部件的形状、尺寸、颜色、惯性矩阵、碰撞参数等一系列属性。
先看代码

<robot name="my_geometry">   
    <link name="base_link">
        <visual>
            
            <geometry>
                
                <box size="0.5 0.3 0.1" />
                
                
                
                

            geometry>
            
            <origin xyz="1 1 1" rpy="0 0 0" />
            
            <material name="black">
                <color rgba="0.7 0.5 0 1" />
            material>
        visual>
    link>
robot>

1. 属性：name为连杆命名；
2. 子标签分为visual和不可见（碰撞参数等）部分：
   2.2 visual部分子标签如下：

• geometry 设置连杆的形状 : box cylinder sphere
• origin 设置偏移量与倾斜弧度: xyz rpy
• metrial 设置材料属性(颜色): name color

joint标签及代码

urdf 中的 joint 标签用于描述机器人关节的运动学和动力学属性，还可以指定关节运动的安全极限，机器人的两个部件(分别称之为 parent link 与 child link)以"关节"的形式相连接，不同的关节有不同的运动形式: 旋转、滑动、固定、旋转速度、旋转角度限制。
由上述概念可以知道，joint标签需要有link的存在。联合代码如下：
先看代码

<robot name="mycar">
    
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1" />
            geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="blue">
                <color rgba="0 0 1.0 0.5" />
            material>
        visual>
    link>

    
    <link name="camera">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.02 0.05 0.05" />
            geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="red">
                <color rgba="1 0 0 0.5" />
            material>
        visual>
    link>

    
    <joint name="camera2baselink" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="camera" />
        
        <origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 0 1" />
    joint>
robot>

1. 属性：name为连杆命名；

2. 属性：type为关节的运动形式:

   continuous: 旋转关节，可以绕单轴无限旋转
   revolute: 旋转关节，类似于 continues,但是有旋转角度限制
   prismatic: 滑动关节，沿某一轴线移动的关节，有位置极限
   planer: 平面关节，允许在平面正交方向上平移或旋转
   floating: 浮动关节，允许进行平移、旋转运动
   fixed: 固定关节，不允许运动的特殊关节

3. 子标签分如下：
   3.1：parent(基坐标): link(父级连杆名)
   3.2: child: link（子级连杆名）
   3.3: origin:xyz=各轴线上的偏移量 rpy=各轴线上的偏移弧度。(都是几何体中心，且偏移量是子坐标系以父级坐标系为基准)
   3.4:axis: xyz=用于设置围绕哪个关节轴运动。

2、launch文件

<launch>

    <param name="robot_description" textfile="$(find demo3_urdf_rviz)/urdf/urdf/urdf_rviz3_joint.urdf" />
    <node pkg="rviz" type="rviz" name="rviz" args="-d $(find demo3_urdf_rviz)/config/rviz/urdf_rviz3_joint.rviz" /> 

    
    <node pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" name="joint_state_publisher" />
    
    <node pkg="robot_state_publisher" type="robot_state_publisher" name="robot_state_publisher" />
    
    <node pkg="joint_state_publisher_gui" type="joint_state_publisher_gui" name="joint_state_publisher_gui" />

launch>

最后一句话是控制关节运动的节点，限制了urdf文件的中文注释，可以用来测试各个关节的情况，可以删除。

3、添加base_footprint使露出地面

默认情况下，link会以其几何中心为原点，因此机器人会沉进地面一部分。解决办法是添加一link命名base_footprint，然后将机器人和这个base_footprint绑定，将base_footprint设置为参考系尽管仍有半沉，尺寸小，可以忽略。
代码如下，launch文件不变：

<robot name="mycar">
    
    <link name="base_footprint">
        <visual>
            <geometry>
                <sphere radius="0.001" />
            geometry>
        visual>
    link>

    
    <link name="base_link">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.5 0.2 0.1" />
            geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="blue">
                <color rgba="0 0 1.0 0.5" />
            material>
        visual>
    link>

    
    <joint name="base_link2base_footprint" type="fixed">
        <parent link="base_footprint" />
        <child link="base_link" />
        <origin xyz="0 0 0.05" />
    joint>

    
    <link name="camera">
        <visual>
            <geometry>
                <box size="0.02 0.05 0.05" />
            geometry>
            <origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />
            <material name="red">
                <color rgba="1 0 0 0.5" />
            material>
        visual>
    link>
    
    <joint name="camera2baselink" type="continuous">
        <parent link="base_link"/>
        <child link="camera" />
        <origin xyz="0.2 0 0.075" rpy="0 0 0" />
        <axis xyz="0 0 1" />
    joint>

robot>

然后将RVIZ中的fixed frame改为base_footprint即可，仍有半沉，但是尺寸很小，几乎没有。
对比如下，未加base_footprint时：

加了base_footprint（投影中心）之后。